ViPErLEED 包 I：$I(V)$ 曲线计算与结构优化
材料科学
2025-01-09 v1 计算物理
数据分析、统计与概率
摘要
低能电子衍射（LEED）是表面科学中广泛使用的方法。然而，该技术的潜力尚未被充分发挥。关于表面结构的信息——即作为入射电子能量函数而散射束强度调制的定量信息——在 LEED I(V) 中常被低估。尽管大多数实验装置只需微小调整即可获取这些数据，但现有分析软件使用起来繁琐。ViPErLEED（维也纳傅伊伦 LEED 包）降低了这些障碍，提供了一个集成的数据获取、提取与计算分析的解决方案。本文重点介绍 ViPErLEED 的计算部分，该部分实现了自动化的 LEED-I(V) 计算和结构优化。所需的用户输入最小，且功能显著增强，超越了现有解决方案。计算通过嵌入傅伊伦 tensor-LEED 软件包（TensErLEED）实现。ViPErLEED 负责并行化处理、监控收敛情况，并处理输入输出。这使得 LEED I(V) 对于新手更加易于使用，同时最大限度地减少错误和手动工作量。新增功能包括结构相关的默认值、自动检测晶体和表面对称性及其关系、自动执行保持对称性的搜索程序、针对大系统的 TensErLEED 代码调整，以及并行化和优化。采用现代文件格式进行输入和输出，并可直接与原子模拟环境（ASE）软件包接口。该软件主要用 Python（版本 ≥3.7）实现，作为开源软件包（GNU GPLv3 或更高版本）提供。本文以 -Fe2O3(1-102)-(1x1) 表面结构 determination 为例，展示了该软件的应用。
引用
@article{arxiv.2406.18821,
title = {ViPErLEED package I: Calculation of $I(V)$ curves and structural optimization},
author = {Florian Kraushofer and Alexander M. Imre and Giada Franceschi and Tilman Kißlinger and Erik Rheinfrank and Michael Schmid and Ulrike Diebold and Lutz Hammer and Michele Riva},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.18821},
year = {2025}
}