单层InSe能带结构的模拟

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操作系统：debian 9
vasp版本：5.4.4
p4vasp：0.3.29r1
VESTA：3.4.4

以下程序不保证在你的计算机上就一定能运行成功，直接复制可能会报错，以下程序主要参考这里。最后附有相关代码。

因为InSe和石墨烯具有相识的结构，所以我们可以先模拟出石墨烯的结构和能带图

首先，在同一个文件夹下准备以下四个文件，INCAR、POSCAR、KPOINTS以及POTCAR

其中POTCAR文件我们可以从赝势库中得到，INCAR文件决定作业做什么和怎么做，里面的详细参数可以参考最下面的附件。

INCAR文件内容如下

SYSTEM = Graphene molecule in a box  #注释，必须有，！和#开头都可以
ISTART = 0 #随机初始化波函数
ICHARGE = 2  #ISTART为0时，默认为2，否则为0
ENCUT = 300  #截断能,从C的赝势库中查询，ENMAX=400,ENMIN=300ev
EDIFF = 1E-6
ISMAR = 0
SIGMA = 0.01

KPOINTS文件内容如下

K-POINTS    #注释，必须有
0                 #k点数目，0代表自动生成
G                 #k点类型，第一个字母有用，表示原点在伽马点的Monkhorst-pach网格，在倒空间中
10 10 10      #网格尺寸
0 0 0    #k点相对于网格原点的平移，倒空间中，一般取为0

POSCAR文件包含了晶胞基失和原子坐标

六边形碳，对角线长2.45988埃，如过定义OA=1（实际长1.22994埃），以O原点，OA为x轴建立直角坐标系，则相关坐标能写出来，然后扩展到三维，石墨烯原子层间距为0.97nm（不确定），也就是9.7埃。

POSCAR文件内容如下

fcc:         #注释行
2.45988     #缩放系数，对下面数字都有效，可取为晶格常数。
 1.000000 0.000000 0.000000     #晶胞的基失，A,B,C在坐标轴上的投影
-0.50000 0.866025 0.000000
0.000000 0.000000 9.700000
2     #各类原子的数目，相同可以合并，不是同一类，或写成1 1，将两个碳的赝势文件合并，即在赝势文件中重新复制一份到后面
Direct            #坐标类型，第一个字母有效，D表示以晶胞基失为单位，在基失下的投影，C代表在直角坐标下的投影
0.000000 0.000000 0.000000    #第一个原子坐标，可任意取
0.333333 0.666667 0.000000    #第二个原子坐标（相对,疑问,如何确定）

p4vasp得到的结构

然后是VESTA中得到的图

可以看出我们建立的模型理论上应该是正确的。

接下来是确定能带结构，首先将上面最开始的四个文件（INCAR、POSCAR、KPOINTS以及POTCAR）复制到另外一个文件夹，并且将生成的CHGCAR一起拷贝到另外一个文件夹。并将INCAR的内容改为如下所示

SYSTEM = Graphene molecule in a box ！注释行
ISTART = 1 #随机初始化波函数
ICHARGE = 11   #从CHGCAR读取电荷分布
ENCUT = 300 #截断能
EDIFF = 1E-6 #能量收敛范围
ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.01
EDIFF = 1E-6

将KPOINTS改为如下内容

K-POINTS !注释
10
line
reciprocal
0.0 0.0 0.0
0.0 0.5 0.0
-0.333333333333 0.6666666666667 0.0
0.0 0.0 0.0

最后发现模拟出来的能带图不正确，就不贴图了，源码在附件可以下载，有懂得大佬可以自己研究。

接下来进入InSe的模拟，跟石墨烯类似，只需要改改相关参数，修改一些值就行了。其中相关的参数从这篇论文获得，首先是静态自洽处理得到电子的电荷，CHGCAR这个文件。

请注意：以下程序还未通过测试。

INCAR文件内容如下

SYSTEM = InSe  molecule in a box   ！注释行
ISTART = 0 #随机初始化波函数
ICHARGE = 2
ENCUT = 300     #截断能，论文上写的是520ev，但是In和Si加起来最大306，用520时总是出错
EDIFF = 1E-5    #能量收敛范围
ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.01

部分参考自这篇论文，并且这篇文章中有详细的模拟后的结果。由于本人技术有限，模拟出来的效果欠佳。可能是文件参数设置的有问题。

POSCAR内容如下

fcc:
4
1.000000 0.000000 0.000000
-0.50000 0.866025 0.000000
0.000000 0.000000 8.400000
1 1
Direct
0.000000 0.000000 0.000000
0.333333 0.666667 0.000000

KPOINTS内容如下

K-POINTS   #注释
0    #k点数目，0表示自动生成
G   #k点产生方法，第一个字母有用
10 10 10
0 0 0

将In和Se的POTCAR文件合成一个。直接将一个文件的内容复制到另一个末尾就行了，要注意先后。

将得到的CHGCAR得到与前面四个文件一起复制到另一个文件夹。

最后面是源码，可能有错误。

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参考

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