(8月18日更新)二維材料--學(xué)習(xí)專題之后如何開展自己的研究

1、追求卓越，自強(qiáng)不息學(xué)習(xí)完專題之后廣東工業(yè)大學(xué) 董華鋒恭喜你學(xué)習(xí)完了各個(gè)專題（專題0-18），下面指導(dǎo)如何開展自己項(xiàng)目的研究這個(gè)專題，主要是針對研究二維體系的同學(xué)。因?yàn)?，我自己做了MoS2 的能帶計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)如果像三維材料那樣僅用ISIF=3進(jìn)行一次性優(yōu)化，得到的CONTCAR變成了沒有真空層了。打個(gè)比方：用單層石墨烯像三維材料那樣僅用ISIF=3進(jìn)行一次性優(yōu)化，得到的是石墨，兩邊的真空層變沒了！這是因?yàn)槭哪芰勘葐螌拥氖〉?，VASP并沒有錯(cuò)。但是對于二維材料，我們不希望真空層變沒了?。ㄒ?yàn)槟菢泳筒皇嵌S材料了）。所以，對于二維材料的計(jì)算，我專門重做了這個(gè)專題。一 選一個(gè)體系研究二 進(jìn)行U

2、SPEX 結(jié)構(gòu)搜索（這一部分很耗時(shí)間，目前，這一步的搜索我已經(jīng)幫你們完成）。三 找出你所選體系計(jì)算中的能量最低的 約3-5個(gè)結(jié)構(gòu)。即，對比所選體系所有的results 文件夾中的 goodstructures，找出能量最低的 3-5 個(gè)結(jié)構(gòu)；四 找出 /public/home/test/hfdong/2D 目錄下 CrS2 CrTe2 MoSe2 NbS2-2 NbSe2-2 ReSe2 TaS2 TaSe2-2 VS2 VSe2-2 ZrS2 CrSe2 MoS2 MoTe2 NbSe2 ReS2 ReSe2-2 TaSe2 TiS2 VSe2 WS2 WTe2的每個(gè)體系的能量最低的結(jié)構(gòu)。五

3、 把第四步找到的 POSCAR 中的元素全部換成自己的體系的元素，全部用USPEX結(jié)構(gòu)搜索時(shí)的INCAR_1,2,3,4 優(yōu)化一遍（在Specific 文件夾中），收集最后的能量。并且，與第三步找出的 3-5 個(gè)結(jié)構(gòu)的能量比較，看看是否可以打敗其中的一部分結(jié)構(gòu)。即第三第四步所有的結(jié)構(gòu)的能量排序，得到能量最低的 1-3 個(gè)結(jié)構(gòu)（我建議所有結(jié)構(gòu)再加一個(gè)靜態(tài)計(jì)算，再比較能量，這樣得到的能量更精確）. 這時(shí)，這 1-3個(gè)結(jié)構(gòu)就可以計(jì)算后面的能量，光學(xué)，力學(xué)，電學(xué)性質(zhì)了。（舉例來說，我研究的是MoS2 體系，在這個(gè)體系里，我找出了幾個(gè)能量最低的3個(gè)結(jié)構(gòu)。然后，新建一個(gè)文件夾，我把 ZrS2, ZrTe2

4、,的最好的結(jié)構(gòu)的POSCAR 復(fù)制過來，分開放在不同的文件夾下，然后把POSCAR 中的 Zr S, 元素改為 Mo S 元素，然后優(yōu)化，靜態(tài)計(jì)算，然后查看能量，并且和原來找到的MoS2 體系中的 3 個(gè)能量最低的結(jié)構(gòu)的能量比較，其它類推。 這樣，我就能確定MoS2 能量最低的幾個(gè)結(jié)構(gòu)了。 思考：MoS2 與其它體系有什么聯(lián)系？為什么我這么做會(huì)有助于找到新的好的結(jié)構(gòu)？）在開始計(jì)算各個(gè)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)之前，我建議先做文獻(xiàn)調(diào)研，看一下你找到的結(jié)構(gòu)是否有人研究了？ 你找到的結(jié)構(gòu)里是否有新的結(jié)構(gòu)？以及別人都是如何研究這個(gè)體系的？最終確定研究的方向（即寫作的思路）六做你的體系的文獻(xiàn)調(diào)研。 搜索的關(guān)鍵詞，拿我的

5、MoS2 的為例子， 第一個(gè)關(guān)鍵詞MoS2,第二個(gè)MoS2 two dimension, 第三個(gè)MoS2 new structure 第四個(gè) MoS2 first principle; 等（要求， 至少在 web of sciense 和 中的 google 中搜索一遍）文獻(xiàn)調(diào)研很重要文獻(xiàn)調(diào)研主要是 1. 看別人做了你的 idea 沒？2. 了解別人都在關(guān)注這個(gè)體系的什么性質(zhì)？3. 這個(gè)體系有哪些潛在的用途？ 4. 有沒有突然獲得新的想法？ 在文獻(xiàn)調(diào)研的文章中，選約3-5篇 文章精讀，即每個(gè)句子都讀；如果有特別好的文章，與你的想法很接近的文章，就翻譯一遍，你會(huì)在翻譯的過程中學(xué)習(xí)到很多東西。 其

6、余的文章泛讀，即看看標(biāo)題，摘要，引言 和 圖片，圖標(biāo)，知道那篇文章講點(diǎn)什么即可(參考如何看文獻(xiàn)，或如何看英文文獻(xiàn))。七， 確定研究思路、寫作思路做了文獻(xiàn)調(diào)研之后，你應(yīng)該知道了你的最好的結(jié)構(gòu)是否是已知的了。另外，你的最好的幾個(gè)結(jié)構(gòu)中，是否有新的結(jié)構(gòu)也知道了。那么，我建議可以這樣確定研究思路：文章系列一：第一篇文章：1，如果你的最好的結(jié)構(gòu)（能量最低的）能量上比所有已知的結(jié)構(gòu)都低，那么，你就再選一兩個(gè)結(jié)構(gòu)，加上已知的結(jié)構(gòu)，一起研究它們的電子結(jié)構(gòu)，能帶結(jié)構(gòu)，DOS 圖，PDOS圖，聲子譜，等作為文章一，這里，如果能好好挖掘一個(gè)好故事，就是一篇特別好的文章（前提是好好做文獻(xiàn)調(diào)研）。如果想文章豐富點(diǎn)，可以

7、加平面拉應(yīng)力（即把 XY 平面 的晶格常數(shù)等差擴(kuò)大，或等比），看電子結(jié)構(gòu)、能帶的變化；第二篇文章，可以專門研究前面的那幾個(gè)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)，作比較。如果想文章豐富點(diǎn)，可以加平面拉應(yīng)力（即把 XY 平面 的晶格常數(shù)等差擴(kuò)大，或等比），看光學(xué)性質(zhì)的變化。第三篇文章：照樣研究那幾個(gè)結(jié)構(gòu)，研究它們的力學(xué)性質(zhì)，并且加平面拉應(yīng)力（即把 XY 平面 的晶格常數(shù)等差擴(kuò)大，或等比），看力學(xué)性質(zhì)隨著應(yīng)力的變化。文章系列二：1，如果你的最好的結(jié)構(gòu)（能量最低的）能量上比已知的結(jié)構(gòu)高，或者你的最好的結(jié)構(gòu)是已知的。那么，看一下你的第二好，第三好，第四好的結(jié)構(gòu)，看是否是新的結(jié)構(gòu)。如果有新的結(jié)構(gòu)，那么就專門報(bào)道 這幾個(gè)新的結(jié)構(gòu)

8、，在能量上，電子結(jié)構(gòu)上，光學(xué)性質(zhì)上，力學(xué)性質(zhì)和 已知的最好的結(jié)構(gòu)相比。看有什么不同，是否更好？（太陽能電池最優(yōu)的能帶隙是約 1.4 eV）. 并且解釋為什么不同，也是一篇很好的文章。當(dāng)然，這些結(jié)構(gòu)也可以像上一段那樣分開研究它們的性質(zhì)以及隨著應(yīng)力的變化，分開寫幾篇文章（思考一下：如何分開？）。文章系列三：1，如果你的最好的結(jié)構(gòu)，及第二好的結(jié)構(gòu)都是已知的。并且，第三好的結(jié)構(gòu)，也沒有什么特殊的性質(zhì)，那么，你可以研究第一好，第二好，第三好的結(jié)構(gòu)的電學(xué)，力學(xué)和光學(xué)性質(zhì) 隨著 拉應(yīng)力的變化，并作比較，有什么不同？并解釋為什么不同，這樣也是一篇很好的文章。文章系列四：把最好的結(jié)構(gòu)拿出來，在上面加上一層 石墨

9、烯（或者上一層，下一層，形成三文治結(jié)構(gòu)），組成異質(zhì)結(jié)，研究這個(gè)異質(zhì)結(jié) 的光，電和力學(xué)性質(zhì) 隨著拉應(yīng)力（甚至靜水壓力）的變化。（參考Pressure-Induced Charge Transfer Doping of Monolayer Graphene/MoS 2 Heterostructure DOI: 10.1002/smll.201600808 ）文章系列五：把最好的結(jié)構(gòu)拿出來，摻雜一些磁性原子入去，計(jì)算電荷轉(zhuǎn)移等，以及能帶的變化，以及光吸收的變化等文章系列六：把最好的結(jié)構(gòu)拿出來，在上面放H氣或者 H2O，或者 CO等，研究它們的吸附行為。文章系列七：了解一下拓?fù)浣^緣體，超導(dǎo)體，等等其它

10、的性質(zhì)，看是否有緣，這個(gè)不強(qiáng)求了。八，下面開始計(jì)算放在文章中的數(shù)據(jù)。放在文章中的數(shù)據(jù)要求精度更高點(diǎn)，所以下面的計(jì)算我把參數(shù)全部提高計(jì)算精度。 （請找出我修改了哪些參數(shù)）以 MoS2 為例子，全部結(jié)構(gòu)排序后，我取了三個(gè)能量最低的結(jié)構(gòu)。分別把這三個(gè)結(jié)構(gòu) 放到VESTA 中，得到結(jié)構(gòu)的cif 文件，把cif 文件拉到 MS 中，利用MS獲得對稱化后的結(jié)構(gòu)，以及計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)的 KPOINTS。然后改對稱化后的結(jié)構(gòu)的真空層厚度為20埃，提高ENCUT等，然后分步優(yōu)化這些結(jié)構(gòu)。（具體過程請看新加專題：專題八附錄：如何計(jì)算二維材料MoS2的能帶結(jié)構(gòu)）請轉(zhuǎn)到 專題八附錄：如何計(jì)算二維材料MoS2的能帶結(jié)構(gòu)，

11、學(xué)習(xí)完后，再接著往下看：現(xiàn)在要按專題五的步驟畫DOS， PDOS 圖，即態(tài)密度圖。testcluster band$ lsbnd.dat CONTCAR dos.scf fort.13 INCAR INCAR.static KPOINTS log OSZICAR output_498800 PCDAT POSCAR PROCAR vasprun.xmlchgw.tgz DOSCAR EIGENVAL IBZKPT INCAR.band job_static_band.sh KPOINTS.band log.band OUTCAR out.scf pos_4 POTCAR test XDATCA

12、Rtestcluster band$ mkdir DOStestcluster band$ cp dos.scf DOStestcluster band$ cd DOStestcluster DOS$ mv dos.scf DOSCARtestcluster DOS$ plotplotcon plotdos1500 plotorf plot.out testcluster DOS$ plotdos1500 PLEASE INPUT THE TYPE OF DOS 1: DOS FOR NON SPIN-POLARIZED 2: DOS FOR SPIN-POLARIZED 3: PDOS FO

13、R NON SPIN-POLARIZED DOS 4: PDOS FOR SPIN-POLARIZED DOS3testcluster DOS$ lsDOSCAR fort.101 fort.102 fort.103 PDOS_NSP PDOS_TOTAL_NSPtestcluster DOS$ more PDOS_TOTAL_NSP -16.2811 0.0000 -16.2631 0.0000 -16.2441 0.0000 -16.2261 0.0000 -16.2071 0.0000 -16.1891 0.0000 -16.1701 0.0000把 fort.101 fort.102

14、fort.103 PDOS_NSP PDOS_TOTAL_NSP 下載到電腦用OriginPro畫圖就行了。其中，fort.101 fort.102 fort.103分別是POSCAR 中的第一，二，三個(gè)原子的態(tài)密度，PDOS_TOTAL_NSP 是總的態(tài)密度。 具體畫圖方法請看專題 5.下面準(zhǔn)備計(jì)算光學(xué)性質(zhì)， 先解壓 chgw.tgztar xzvf chgw.tgz 得到 WAVECAR, CHG , CHGCAR新建 一個(gè)INCARSystem =MoS2ISTART = 1ICHARG = 11ENCUT = 500PREC = AcurrateGGA=PELOPTICS = .TRU

15、E.NBANDS = 24LWAVE = .FALSE.LCHARG = .FALSE.KSPACING = 0.25133KGAMMA = .TRUE. NEDOS = 1500注意，這里ISTART = 1 ICHARG = 11 的意思是讀取已經(jīng)計(jì)算出的 CHGCAR，來進(jìn)行當(dāng)前的計(jì)算。所以，剛才強(qiáng)調(diào)了在同一文件夾下。如果是另開了一個(gè)文件夾來計(jì)算光學(xué)性質(zhì)，則需要把 它們設(shè)置成 ISTART = 0 ICHARG = 2 （思考，這兩種設(shè)法有什么不同？）保存光學(xué)結(jié)果， mv OUTCAR out.optic Mv INCAR INCAR.optic下面計(jì)算 彈性性質(zhì) ：新建一個(gè)INCARS

16、ystem =MoS2ISTART = 1ICHARG = 11ENCUT = 500PREC = HighGGA=PEISMEAR = 1; SIGMA = 0.01POTIM = 0.005IBRION = 6ISIF = 3EDIFF = 1E-8LWAVE = .FALSE.LCHARG = .FALSE.KSPACING = 0.25133KGAMMA = .TRUE.然后計(jì)算，然后你會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果 有點(diǎn)奇怪，有些量很小，和三維的 硅材料不同！那現(xiàn)在思考一下為什么不同： 首先，體材硅是三維材料，它當(dāng)然對三個(gè)主軸的力有回應(yīng)，但是，MoS2 是 二維材料， 只有兩個(gè)主軸有力的回應(yīng)，另外，多數(shù)

17、剪切應(yīng)力不存在。為零！注意，這里ISTART = 1 ICHARG = 11 的意思是讀取已經(jīng)計(jì)算出的 CHGCAR，來進(jìn)行當(dāng)前的計(jì)算。所以，剛才強(qiáng)調(diào)了在同一文件夾下。如果是另開了一個(gè)文件夾來計(jì)算彈性性質(zhì)，則需要把 它們設(shè)置成 ISTART = 0 ICHARG = 2 （你們可以分別試下，看結(jié)果有什么不同）那么，這個(gè)計(jì)算結(jié)果有用嗎？ 思考一下?。ㄗ鳂I(yè)，計(jì)算出來后，與體材硅的比較一下）另外，如果另用方法計(jì)算，怎么計(jì)算？搜索一下其它的方法。提示：可以用 應(yīng)力應(yīng)變 法計(jì)算。（如果不會(huì)，請先不進(jìn)行這一步，因?yàn)?，你的文章可以不寫這一部分）。在小木蟲網(wǎng)站上 可以搜索到?，F(xiàn)在，你手上應(yīng)該有 能帶結(jié)構(gòu)圖，

18、總的DOS圖，分波態(tài)密度圖PDOS， 光學(xué)的 介電常數(shù) 實(shí)部與虛部圖，光吸收圖； 甚至有力學(xué)的彈性常數(shù)，以及彈性常數(shù)隨著壓力P的變化圖。 （可能還需要計(jì)算 電荷轉(zhuǎn)移 Bader 分析； 聲子譜， 拉曼譜等， 我盡快補(bǔ)上新專題， 急需要的同學(xué)，可以先上小木蟲搜索學(xué)習(xí)，以及問我。）這部分暫留著。九在專題 二十一中選 1-3 篇文章 精讀。十 上面是收集素材，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。下面是準(zhǔn)備開寫文章了。 在專題二十中，學(xué)習(xí) 1.哈佛神級教授Whitesides的論文寫作之“道”， 與 2.寫好英語科技論文的訣竅(周耀旗)，3.如何寫出科技論文第一稿（李武岳、柴釗 譯）十一根據(jù)1.哈佛神級教授Whitesides

19、的論文寫作之“道”， 先列出 文章提綱，即先確定大概寫作內(nèi)容十二。 進(jìn)一步完善提綱，把提綱的邏輯排清楚。（這時(shí)發(fā)給導(dǎo)師，和導(dǎo)師一起確定提綱）。我建議，你的第一篇文章，最好是先找一篇類似的，其它體系的文章。你就對著它模仿寫一篇你的體系的文章。在模仿的過程中學(xué)習(xí)。當(dāng)然，你可以加入你自己的想法，不一定全部模仿。十三。把前面計(jì)算好的，畫好的圖 放到提綱下適合的位置十四。修改題目，寫部分摘要，引言，方法，結(jié)果與討論，結(jié)論等，這一過程，想到什么寫什么，不要擔(dān)心寫得不好，反正有什么想法都寫下來，也不用考慮邏輯，用中文寫（如果你的英文很好，可以直接用英語寫）。 （我習(xí)慣了先在草稿紙上這么快速寫一通，然后再輸入

20、電腦，因?yàn)槲矣X得在紙上寫時(shí)不容易中斷思路）十五。電子版 第一次修改，大概修改一下。十六。第二次修改，整理一下邏輯。這時(shí)可能需要增加計(jì)算等。十七。第三次修改，豐富一下內(nèi)容十八。第四次修改，調(diào)整結(jié)構(gòu)，調(diào)整圖片，增加分析等。這時(shí)可能需要增加計(jì)算等。十九。第五次修改，精修，注意細(xì)節(jié)二十。第六次修改，整體修改，使之完整二十一。學(xué)習(xí)使用 Endnote 添加 參考文獻(xiàn)二十二、發(fā)給同學(xué)看一看，要點(diǎn)建議，然后修改二十三、放上三天不管它，三天后再修改一次。二十四、修改好后，發(fā)給導(dǎo)師。二十五、按導(dǎo)師的要求再次修改。二十六、再發(fā)給導(dǎo)師，、，如果導(dǎo)師說可以了，就可以投稿了。（如果是想投英文的，就開始翻譯成英文，再修改

21、，投稿）。祝成功！提示：第一個(gè)項(xiàng)目，我?guī)湍銈兌及才?，設(shè)計(jì)好了。通過這個(gè)項(xiàng)目，我希望你們可以學(xué)習(xí)好做項(xiàng)目所需的所有技能；了解做項(xiàng)目的過程。這個(gè)是主要的目的。有了這些基礎(chǔ)之后，你們就有了能力去做自己的事，自己的想法，自己的創(chuàng)新！所以說，先模仿，再創(chuàng)新，是迅速成為某個(gè)領(lǐng)域的top 的一種方式。董華鋒每一條河流都有自己不同的生命曲線，但是每一條河流都有自己的夢想那就是奔向大海。我們的生命，有的時(shí)候會(huì)是泥沙。你可能慢慢地就會(huì)像泥沙一樣，沉淀下去了。一旦你沉淀下去了，也許你不用再為了前進(jìn)而努力了，但是你卻永遠(yuǎn)見不到陽光了。所以我建議大家，不管你現(xiàn)在的生命是怎么樣的，一定要有水的精神。像水一樣不斷地積蓄自己的力量，不斷地沖破障礙。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)時(shí)機(jī)不到的時(shí)候，把自己的厚度給積累起來，當(dāng)有一天時(shí)機(jī)來臨的時(shí)候，你就能夠奔騰入海人的生活方式有兩種，第一種方式是像草一樣活著，你盡管活著，每年還在成長，但是你畢竟是一棵草，你吸收雨露陽光，但是長不大。人們可以踩過你，但是人們不會(huì)因?yàn)槟愕耐纯?，而產(chǎn)生痛苦；人們不會(huì)因?yàn)槟惚徊攘?，而來憐憫你，因?yàn)槿藗儽旧砭蜎]有看到你。所以我們每一個(gè)人，都應(yīng)該像樹一樣的成長，即使我們現(xiàn)在什么都不是，但是只要你有樹的種子，即使你被踩到泥土中間，你依然能夠吸收泥土的養(yǎng)分，自己成長起來。當(dāng)你長成參天大樹以后，遙遠(yuǎn)的地方，人們就能看到你；走近你，