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物体的热力学性质是指物质处于平衡状态下压力 P、体积 V、温度 T、组成以及其他的热力学函数之间的变化规律。一般将材料的压力 P、体积 V、温度 T、内能 U、焓 H、熵 S 等统称为物体热力学性质。
热力学性质一般通过第一性原理计算+准谐近似模型得到,如 VASP+phononpy;或者可以通过第一性原理计算+准谐德拜模型得到,如 CASTEP+Gibbs;但是也可以通过经验势函数程序得到,如 LAMMPS、GULP 等,本次内容主要介绍如何通过晶格动力学 GULP 程序计算固体材料的热力学性质,如:
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Zero point energy
-
Entropy
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Helmholtzfree-energy
-
Free energy
-
Heat capacity
Figure1 不同压力下的等容热容:
Figure2 不同压力下的熵:
Figure3 不同压力下的自由能:
完整 GULP 输入文件:
conp prop opti phon
name ZnO-WZ
Temperature 0 K 100 3000
Pressure 0.0 GPa
cell
3.242 3.242 5.188 90.0 90.0 120.0
frac
Zn core 0.333333 0.666667 0.000000
O core 0.333333 0.666667 0.381900
space
186
species
Zn 1.14
O -1.14
buck
Zn Zn 78.91 0.5177 0.00 0.0 12.0
Zn O 257600 0.1396 0.00 0.0 12.0
Morse
O O 0.1567 1.164 3.405 0.0 12.0
dump every 1 ZnO-WZ.dump
不同的压力、不同的温度由以下命令进行控制:
Temperature 0 K 100 3000
#温度范围为 0~3000K,间隔为100K
Pressure 0.0 GPa
#压力为0GPa
输出文件结果如下:
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