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1、Bi2S自旋轨道耦合性质的计算一、模型和基本参数：图(a）黑色1、t2、3基矢围成Bi2Se3菱形原胞,用于计算块体，红色方框涉及一种五元层,是构成薄膜的一种QL。计算能带的布里渊区高对称点:(00)-Z( )F（ )（ 0 0)-( 0 0)，根据正空间和倒空间坐标的转换关系，得到正空间中高对称点的坐标：(0 0 0)Z（0.5 0.5 0.5)-F(05 0.5 0)（0 0)-L（0 0 -0)空间群： 16号 -3M(MS） (文献）构造分为：六角晶胞和菱形原胞(Romohedra）两种形式六角晶胞(hex)：含三个五元层，个原子菱形原胞(Rhboherl):含5个原子晶格参数t9.4
2、1, =2425原子坐标:弛豫值 实验值B(2)（0.00,0.40,0.400） i(） (0.398,.98, 0.398)Se(a) (,0，0) Se(） (0，)Se(2c)(0.21，0.2, 0.1） Se(2c)(0.21, 0.216,0.216)赝势:P_GGPE Ecut=340eV 块体：Koins=111 薄膜：Kpoints111 块体构造优化时,发现ut580,KPOINT11515，得到的构造比较合理计算薄膜真空层统一： 5 ISMER取-5（或取,相应SIGM=0.05)二、计算过程描述:1） 范德瓦尔斯作用力的影响。手册中一共有5种措施:Correlatio
3、n fucionals:LUSE VDW = .TUEthBEcrelation crection GGA 0000Exchang互换 fucionalsW-DFv-F2措施一措施二措施三措施四措施五PBEPBEptB88optB6P86GGA = ELUSEV =.RUE.AAC =000GGA ORLUSED TRUE.AG =0.00GGA= BOPRA1 = 0.PRAM2 = 0.US_VDW= TRUE.GGAC 0.000GGA= MKPAM1 = 0134PAA2 .000S_VD TUEAGGC =0.000GG = MLZabdW -1.87LUSE_DW= UE.GGA
4、=0.0000经测试，发现措施二ptmized Pedew-Burke-Ernzerhof-vdW(optPBE-vW)是最合适的。并通过比较发现，范德瓦尔斯作用力对块体和单个Q厚度的薄膜的影响很小，对多种QL厚度的薄膜构造影响比较大,因此优化时需要考虑L之间的互相作用，而范德瓦尔斯作用力对电子态的影响也比较小,因此，计算静态和能带的时候，可以不考虑。此外，以往文献中的计算,有的直接采用实验给出的构造参数建模,不再弛豫，计算静态和能带,得到的成果也比较合理。因此,我们对薄膜采用不优化构造和用optPB措施优化构造，两种方式。2） 算SOC。计算材料的自旋轨道耦合性质,一般在优化好的构造基本上，
5、在静态和能带计算是加入特定参数来实现。一般,分两种方式:第一种是从静态开始,就进行非线性的计算，能带也进行非线性自旋轨道耦合计算。第二种，则是,在静态时进行非线性计算(按照一般的静态计算进行），产生CHA、WAVER,进行能带非线性自旋轨道计算时，读入这两个参数。VASP手册推荐使用第二种。我们通过多次比较发现，使用第一种措施,可以得到更为合理的成果。3）有关电子的考虑。我们分别考虑了Bi原子的两种电子组态：第一种,具有1个价电子，涉及电子，电子组态5d16sp3;第二种,具有5个价电子，不含d电子，电子组态是6s2p3。通过比较计算成果，发现并没有明显的区别,所有我们选用第二种。)考虑薄膜的
6、对称性由MS六角构造,沿（00)方向切割，可以得到两种以Se原子作为表面原子的薄膜，如下图，分别为1和3L的两种切法，右图比左图对称性要更好某些，这一区别在计算过程中会导致巨大的区别，我们通过比较，发现，只有右图的成果，才可以得到合理的成果，特别是在多种QL的状况。 5)有关AP版本的问题1ASP52.2后来的版本才可以计算范德瓦尔斯作用力。. 算自旋轨道耦合用的vsp不能涉及任何预编译程序命令-DNXhalf, DGZhlf, -DNhalf,-wNGha ，必须重新编译vasp。由于这些参数一般对于非线性磁性计算是必要的.三、 成果分析1-）文献中Bi2Se3块体能带构造图如下:我们的成果:2-0)实验上,6Q薄膜的能带图：2-1)文献中没有进行离子弛豫的1QL 6Q的Bi2Se3薄膜能带构造2-1）我们算的BiS3薄膜1L和3QL未优化构造的能带图：-2-1）文献采用optPBE-dW 泛函进行离子弛豫1LL的i2e3薄膜能带构造-2-2)我们算的iSe3薄膜L和QL加优化构造后得到的能带图：
Bi2Se3自旋轨道耦合计算
