用于晶格动力学研究的高效对称适配原子位移方法
材料科学
2020-10-16 v3
摘要
小位移法已成功用于计算晶体的晶格动力学性质。它涉及将原子少量位移,以计算超胞中所有原子上诱导的力,从而求解力常数。尽管这些方法被广泛使用,但据我们所知,从晶体对称性角度对最优位移方向尚无系统性讨论,亦无对此类方法的严格误差分析。基于群论与晶体的点群对称性,我们提出了在笛卡尔坐标而非通常的分数坐标中直接推导的位移方向,其具有与k群等价的观念,并保持由三个位移张成的三重积V在理论上最大,以避免可能的严重舍入误差。所提位移方向由一组极小的不可约原子位移生成,使所需的独立受力计算最少。我们发现计算的力常数误差显式依赖于V的倒数与力的不精确性。以Si、石墨烯和正交晶系Sb2S3等测试体系说明了该方法。我们的位移方法在处理因晶格参数巨大差异、大真空层高度或非惯用原胞矢量选择导致的大‘长宽比’低对称性晶胞时表现出极强鲁棒性。预期我们的位移策略可用于处理高阶原子间相互作用,以实现良好精度与效率。
引用
@article{arxiv.2007.06916,
title = {Efficacious symmetry-adapted atomic displacement method for lattice dynamical studies},
author = {Chee Kwan Gan and Yun Liu and Tze Chien Sum and Kedar Hippalgaonkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.06916},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 2 tables, 6 figures