能带

一.基本概念 1.在一个能带中所有能级都已被电子所占据， 这个能带称为满带 2.在一个能带中，部分能级被电子所占据， 这种能带中的电子具有导电性 3.当一个能带没有一个电子占据（在原子未 被激发的正常态下），这种能带称为空带。 空带中一旦存在电子就具有导电性质，所 以空带也称导带。 4.在能量相等的轨道上，自旋平行的电子数 目最多时，原子的能量最低。所以在能量 相等的轨道上，电子尽可能自旋平行地多 占不同的轨道 5.泡利不相容原理：指在原子中不能容纳运 动状态完全相同的电子。 6.不违反泡利原理的条件下，电子优先占据 能量较低的原子轨道，使整个原子体系能 量处于最低，这样的状态是原子的基态。 7.带宽：能带的最高和最低之间的能量差值。 其数值和几何构型有着密切的关系。 8.Caste和Dmol只能绘制散点图和线形图，并 且很不美观。后续通常需要origin进行处理。 二.费米能级 1.费米能级（fermi level）是绝对零度下的最 高能级。 2.在Castep中费米能级的默认值是0。这给我 们带来了很大的方便。（在计算能带宽度 时）。 3.费米能级同时是能带中重要的观察位置。 三.能带 1.由于晶体中各原子间的相互影响，原来各 原子中能量相近的能级将分裂成一系列和 原能级接近的新能级。这些新能级基本上 连成一片，形成能带 2.只有周期性结构存在能带，非周期性结构 不存在能带。 四.性质 1.能带是能量关于d(k)的函数 2.横坐标是布里渊区上的高对称性点（其距 离受到smearing的影响） 3.在计算过程中只能简单的调节G点 4.有多少条线就有多少个轨道，就有多少条 能带。 5.能带的底部主要是成键，中部为非键，上 部为反键。 6.通过导带与Fermin导带的交点可以判断是 否是是导体。 7.过程中主要分析靠近Fermin能级的能 带，远离Fermin能级的能带无多大意义 8.能带越宽，成键作用越强烈。 9.能带的排列是按能量高地排列的。 10。可以看出一些较为特殊的能带（sp,d） 五.态密度 1.DOS:dE=E与dE=E+dE之间的能带数目 2. 意义：从倒格失空间返回到实空间 3.分为总体DOS 和 分波DOS（PDOS） 六.DOS的性质 1.DOS的曲线形状可以预测能带结构 2.可以获得价带、导带的位置 3.DOS的曲线形状可以计算能级数目 4. DOS可以广泛用来计算吸附 5. DOS的峰越尖锐，能带越平，能带越 宽，峰越平 Administrator 高亮 6.从DOS图也可分析能隙特性。 若费米能级处于DOS值为零的区间中，说 明该体系是半导体或绝缘体； 若有分波DOS跨过费米能级，则该体系是 金属 7. 可以获得不同轨道对于总DOS的贡 献（其方法类似于核磁共振） 8.可以成键进行分析 七.识图 原则 1.能带和DOS一一对应，并相互印证 2.能带是分子轨道按能量大小排列 3.应结合PDOS进行分析 步骤 1.先画出分子轨道那能量高低的分布图 2.沿PDOS的峰做横轴的的平行线，看与能带 的交点。相交的就是参与贡献的 8.磁性计算 对于磁性计算 1.在处理能带时应特别注意费米能级附近的 能带。 2.对于自旋态密度同样可以通过积分获得其 对整个自旋的贡献。