【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钙钛矿基态结构预测，尤其是涉及一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法。
技术介绍
1、小容忍因子钙钛矿材料可能具有稀有的量子基态，例如，lioso3(τ=0.861)中的“金属铁电”态。最近对小τ铁电钙钛矿材料型znsno3(τ=0.814)的研究表明，氧八面体的反铁电扭曲旋转模式可以增强铁电畸变。因此， r3c结构可以伴随着大的铁电极化和高度倾斜的氧八面体而得以稳定下来。这表明，从小τ钙钛矿材料中有望找到更稀有的量子基态。
2、传统晶体结构预测方法，如calypso软件使用的粒子群演化算法，当应用于选定元素的小容忍因子钙钛矿结构预测时，需要首先指定晶格的最大原子数；例如限定最大原子数为10时，calypso软件在结构演化过程中会产生超过2000个晶体结构，并且每一个结构都需要完全弛豫并计算总能量，计算过程复杂，如果基态结构的晶格超过10个原子，计算量将更加庞杂。
3、由于阴离子半径较大，大多数钙钛矿型氮化物、硫属化合物和卤化物具有较小的容忍因子。然而，他们的基态结构非常复杂。使用传统的晶体结构预测方法需要产生大量随机结构，十分耗时。本申请为了确定abx3型化合物中给定元素类型的基态结构，发展了“分支预测”方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，以确定小τ钙钛矿abx3型化合物中给定元素类型的基态结构。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了
3、s1、确定元素mi、mii和o在钙钛矿中的位置占据情况：
4、构造对称性的mimiio3和miimio3结构，比较mimiio3和miimio3在完全弛豫后的总能量，选择总能量较低的结构；
5、s2、应用分支预测方法确定步骤s1中总能量较低结构的基态结构。
6、优选的，mimiio3和miimio3在完全弛豫后的总能量接近时，分别使用分支预测法找到mimiio3和miimio3各自的准基态结构，并比较准基态结构在完全弛豫后的总能量，选择总能量较低的结构作为基态结构。
7、优选的，分支预测法包括：
8、s2-1、选择总能量较低结构的15种空间群中的6个子群结构，
9、6个子群结构包括mbr和mbr+d两大主分支，mbr主分支包括br和br+c两个分支，mbr+d主分支包括br+d与br+d+c两个分支；
10、br包括子群结构，br+c包括子群结构，br+d包括子群结构 imma、 p4 /mbm和 i4 /mcm，br+d+c包括子群结构 i4 /mmm；
11、s2-2、选择br、br+c、br+d、br+d+c的子群结构中能量最低且动力学稳定的结构作为体系的基态结构。
12、优选的，步骤s2-2中，钙钛矿a位配位环境改变的分支结构没有显著的能量降低，则不必计算该分支。
13、优选的，步骤s2-2中，如果能量最低的结构是不稳定的，则继续重复步骤s2-1、s2-2计算能量最低的结构的子空间群，直到搜寻到基态结构为止。
14、优选的，步骤s2-2中，动力学稳定指该子群结构的声子谱无虚频。
15、结构在钙钛矿型材料中具有最高的对称性，虽然某些钙钛矿材料在高温下可能不会转变到相并直接熔化，但无论如何结构都可以从理论上进行构建。
16、当小τ钙钛矿材料从高温高对称相逐渐冷却时，就会触发氧八面体的某些倾斜模式。glazer最初发展了“glazer符号”表示不同的倾斜模式，并推导出总共23种模式及其对应的15种空间群结构。howard和stokes应用群论分析了这15种空间群的“群-子群”关系。
17、由15种空间群的“群-子群”关系可知，在寻找基态结构时，只需要分析结构的6个子群结构即可。因为如果体系还存在其他的倾斜模式或者极化非稳性模式，在声子谱中就会出现所对应的虚频模（软模声子），根据软模声子的本征矢就可确定结构的演进方向。
18、因此，本专利技术采用上述一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，具有如下技术效果：
19、（1）结合了钙钛矿中八面体倾斜模的“群-子群”关系、最小能量原理和分支计算策略，充分利用了钙钛矿材料的对称性信息和结构演化特征，由于只考虑了几个可能的演化分支，通常只需计算十几个（或最多几十个）原子结构来确定基态结构，通常只需几天时间就能获得基态结构，避免了传统方法需要产生大量随机结构且耗时的缺点；
20、（2）不限制单胞中的原子数量，因此具有很强的灵活性，可以用于搜寻具有电荷有序与复杂磁相互作用的体系；
21、（3）本专利技术中的分支预测方法，实现了小容忍因子钙钛矿材料基态结构预测的实用性、高效性和准确性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于：MIMIIO3和MIIMIO3在完全弛豫后的总能量接近时，分别使用分支预测法找到MIMIIO3和MIIMIO3各自的准基态结构，并比较准基态结构在完全弛豫后的总能量，选择总能量较低的结构作为基态结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于，分支预测法包括：
4.根据权利要求3所述的一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于：步骤S2-2中，钙钛矿A位配位环境改变的分支结构没有显著的能量降低，则不必计算该分支。
5.根据权利要求3所述的一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于：步骤S2-2中，如果能量最低的结构是不稳定的，则继续重复步骤S2-1、S2-2计算能量最低的结构的子空间群，直到搜寻到基态结构为止。
6.根据权利要求3所述的一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于：步骤S2-2中，动力学稳定指该子群结构的声子谱无
...【技术特征摘要】
1.一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于：mimiio3和miimio3在完全弛豫后的总能量接近时，分别使用分支预测法找到mimiio3和miimio3各自的准基态结构，并比较准基态结构在完全弛豫后的总能量，选择总能量较低的结构作为基态结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种预测小τ钙钛矿基态结构的计算方法，其特征在于，分支预测法包括：
4.根据权利要求3所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：马超，厉桂华，金奎娟，刘凯蒙，宋浩东，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。