晶体结构力学性能相关计算(VASP)

晶体结构优化

参考之前金刚石结构的优化过程，获得准确的金刚石晶格参数

获得弹性常数

在完全优化完金刚石晶胞的晶格和原子位置后，进行弹性常数的计算

• VASP5.0版本以后可以直接计算弹性常数，参考以下INCAR设置：

  System = EC
  PREC = N
  ISTART = 0
  ICHARG =2
  ENCUT = 520
  EDIFF  = 1e-5
  EDIFFG = -0.01
  ISMEAR = 0;
  SIGMA = 0.05
  LCHARG = F
  LWAVE  = F
  #NPAR = 4
  #For EC
  IBRION=6
  ISIF=3
  NFREE=4

• 同时在弹性常数的计算中需要保证较高的k点密度

计算得到的结果位于OUTCAR文件：

• 注意VASP计算得到的单位为kBar

与Materials Project的结果进行比较：

弹性常数->晶体结构稳定性判据

Born criteria
对于orthorhombic结构，需要满足一下机械稳定性条件：

其他结构稳定性判据可以依据此文献处理

弹性常数->Elastic moduli

在Voigt 近似条件下：
B_V = [(C₁₁ + C₂₂ +C₃₃) + 2(C₁₂ + C₁₃ + C₂₃)]/9
G_V = [(C₁₁ + C₂₂ +C₃₃) − (C₁₂ + C₁₃ + C₂₃) + 3(C₄₄ + C₅₅ + C₆₆)]/15

而对于立方体系：
C₁₁ = C₂₂ = C₃₃, C₁₂ = C₁₃ = C₂₃, C₄₄ = C₅₅ = C₆₆
因此：
B_V = [C₁₁ + 2C₁₂]/3,
G_V = [C₁₁ − 2C₁₂ + 3C₄₄]/5

可以采用可直接获得相应的力学性能参数

References

[1] Phys. Rev. B, 76, 054115, 2007
[2] J. Chem. Phys. 149, 114702, 2018
[3] Phys. Rev. B 90, 224104, 2014