Étude de la surface 111 du cuivre
Étude du bulk
Avant de faire des calculs sur un modèle de surface, il est nécessaire de bien maîtriser les conditions de calcul sur la phase bulk.
Reprendre la maille rhomboédrique du cuivre métal vu
à la première partie et optimiser
la densité électronique (NSW = 0) avec une grille de points k 11x11x11
(fichier KPOINTS).
Cette énergie du bulk sera utiliser pour calculer l'énergie de formation de surface.
Épaisseur du slab
L'énergie de formation de surface se calcule à partir de la formule suivante :
où est l'énergie du modèle de surface (le slab), le nombre de groupement formulaire dans le modèle de surface et l'énergie du bulk par groupement formulaire.
Nous allons appliquer cette formule à plusieurs modèles de surface d'épaisseur différente et regarder la convergence de . Ici il y a un atome de cuivre par couche, donc dans l'équation ci-dessus, est directement le nombre de couches atomique dans le modèle.
1 - Préparer un fichier KPOINTS avec une grille de points k 11x11x1.
Justifier la grille utilisée.
2 - Optimiser la structure de la surface pour des modèles de différentes épaisseurs
(ajuster en fonction du temps) et calculer
. Pour ce faire, dans le fichier INCAR, ajouter les lignes suivantes
relative à la relaxation de la structure
Ionic relaxation
NSW = 40
ISIF = 2
IBRION = 2
EDIFFG = -0.02
Par ailleurs ajouter NELMIN = 4 avec les mots clefs correspondant à la minimisation de la
densité électronique. Cette option, force VASP à faire au minimum NELMIN
itération SCF pour obtenir la nouvelle densité électronique et améliore la
convergence.
3 - Pour la structure la plus épaisse, après optimisation, lancer la commande
v dep
Elle vous affiche les positions initiales et finales des atomes ainsi que les distances entre ces deux positions. Commentez les résultats obtenus.
Vous pouvez superposer la structure initiale et finale avec VESTA.
4 - Observer la convergence de en fonction du nombre de couche.
Une autre approche consiste à calculer à partir de la différence des énergies de deux modèles de surfaces avec un nombre de couches différent. Cette approche est décrite par JC Boetteger [1]. Lorsque le slab devient suffisament épais, la différence d'énergie entre deux slabs doit converger vers l'énergie du bulk. Cette approche à l'avantage que le bulk et la surface sont calculés dans les mêmes condititions. Vous pouvez vérifier cette observation.
Voir les résultats sur cette partie