Aide mémoire sur l’utilisation du Code CA.S.T.E.P.

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1 Aide mémoire sur l’utilisation du Code CA.S.T.E.P

2 Méthode de Calcul L’équation de Schrödinger indépendante du temps permet de calculer les états stationnaires et les énergies de ces états. Il a été montré que parmi les solutions de cette équation, il existe une énergie minimale, à laquelle est associé l’état fondamental. Η.Ψ = Ε.Ψ En 1964, Hohenberg et Kohn ont montré que pour un système dans son état fondamental, il existe une relation bi-univoque entre la densité électronique ρ et le potentiel extérieur. L'état fondamental électronique et son énergie sont entièrement déterminés par une fonction de trois variables (la densité ρ(x,y,z)) alors que dans le formalisme de Schrödinger de l'équation (1) la fonction d'onde inconnue dépend de 3Ne 3Ne variables. (1) (2) En 1965, Kohn et Sham ont proposé une approximation de cette fonctionnelle, permettant l’application à des cas pratiques. {-(1/2) ∆+ V ext (r)+ V H (r)+V xc (r)}φ i KS =ε i φ i KS (r) Les bases d’ondes planes utilisent la même résolution dans chaque région de l’espace de sorte que pour décrire à la fois les cœurs ioniques et les états électroniques partiellement localisés autour d’eux, le nombre de vecteurs k nécessaires serait relativement prohibitif pour mener à bien la résolution des équations de Kohn-Sham. La méthode des pseudopotentiels repose sur l’hypothèse que les propriétés physiques et chimiques d’un système sont essentiellement gouvernées par les électrons de valence (les électrons les plus externes) tandis que les cœurs ioniques peuvent être considérés comme étant « gelés » dans leurs configurations atomiques. La méthode des pseudopotentiels consiste ainsi à ne traiter explicitement que les électrons de valence.

3 Construction d’un projet de calcul

4 Lancement du programme Matériaux studio et nommé le projet de calcul sous le nom du composé que l’on désire à calculer Le nom du projet Par exemple BiInO 3

5 Une click droite de la sourieNew 3D Atomistic Document Une fois que le document 3d apparaisse L’étape d’introduire notre input

6 Appuyer sur BuildCrystals Build crystal

7 Build Crystal Space group Choisir le groupe d’espace adéquat pour votre composé (cubic perovskite # 221) Les sept systèmes du Bravais

8 par exemple physical review B 75, 245209(2007) Injecter les paramètres de maille « lattice parameters » À partir d’une référence Pour chaque type de réseau de Bravais Hexagonal, tetragonal, orthorhombique…..

9 Une fois que le réseau cubique apparaisseCliquer sur buildAdd Atoms

10 Cliquer sur ElementPeriodic Table Cliquer ici Pour obtenir Tableau Périodique

11 Sélectionner les éléments du composé un par un et introduire leurs positions dans le réseau cristallin.

12 Clique droite Display style pour rendre les atomes sous forme sphérique

13 Display style CPK ou Poyhedron ou bien Ball and Stick en même temps vous pouvez choisir les options pour Lattice.

14 Pour nommer les atomes ou bien une tache voulue clique droite Label

15 Plusieurs propriétés affichées soit ce qui concerne « Atom » ou bien « Bond »

16 Comment lancer un calcul utilisant le code CASTEP.

17 Modules CASTEP Calculation

18 Task geometry optimization Minimizer coucher optimize cell

19 Task geometry optimization more et choisir l’algorithme voulu

20 Cette tache nous permet de introduire la valeur du pression hydrostatique La pression Est un tenseur Injecter directement La valeur voulue ici

21 Pseudo- potentiel

22 Pour des résultats d’haute performances personnaliser quelques paramètres « Energy cut-off » « K-points » selon le cas

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25 Faire associer tous les processeurs de votre machine pour accélérer le calcul. Appuyer sur « Run » pour demarer la procédure du calcul.

26 Le programme en état de calcul

27 Étape du calcul est terminée, cliquer sur « OK »

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31 Output du programme

32 3D Atomisticdocument.xsd optimisé

33 Calcul des propriétés électronique et optique

34 Une fois que le calcul d’optimisation géométrique est termine, on lance notre calcul des propretés à partir du fichier « 3D Atomistic Document.xsd »

35 Tache est active sur « Properties »

36 Coucher les propriétés à calculer « Properties »

37 Vous pouvez optimiser les paramètres pour Le calcul du TDOS et PDOS

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39 Vous pouvez optimiser les paramètres pour Le calcul du propriétés optique

40 Introduire le chiffre qui est relatif aux paramètres du réseau cristallin

41 Fin du calcul du propriétés Cliquer sur « OK »

42 Analyse des résultats Pour les propriétés électroniques et optiques

43 L’analyse s’effectue à partir du 3D Atomistic document.xsd optimisé

44 Cliquer sur « view » pour visualiser Le spectre énergétique du « band structure » Analyse des Propriétés électronique

45 Clique droite sur le spectre « copy » Ouvrir un fichier origine « coller le sur une fenêtre data worksheet

46 Cliquer sur « view » pour visualiser le spectre TDOS

47 Clique droite sur le spectre « copy » Ouvrir un fichier origine « coller le sur un fenêtre data worksheet

48 Cliquer sur « view » pour obtenir le spectre PDOS « Bi »

49 Clique droite sur le spectre « copy » Ouvrir un fichier origine « coller le sur un fenêtre data workcheet NB: on deux variables sur l’axe x.

50 Cliquer sur « Import» pour voir la densité de charge sous forme 3D Cliquer sur « save » pour saufgarder le fichier dont l’extension charge_Frm

51 Une fois que le fichier est enregistré, cliquer sur la densité en 3D est la supprimée

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53 NB: chercher sur le fichier charge_Frm dans le projet de calcul et projeter le sur un plan bien défini à l’aide d’un programme « Fortran…… »

54 Analyse des Propriétés optique Sélectionner le paramètre optique à étudier Polycrystalline; Unpolarised Polarised along direction

55 Appuyer sur « calculate » puis sur « view » pour visualiser le spectre de la grandeur optique voulue, par exemple « Adsorption »

56 Clique droite sur le spectre « copy » et le coller dans une fenêtre d’origine « data »

57 Calcul des constants élastiques « Propriétés élastique » 3D Atomisticdocument.xsd optimisé

58 Le programme en état de calcul

59 Analyse des constants élastiques Fin de calcul Des C ij

60 Appuyer sur « calculation » Output des C ij Est activée

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62 « Propriétés Thermodynamique » Faire une optimisation géométrique autour du 0GPa avec un pas de 2,5 GPa Pour des pressions positives et négatives. Tabuler les énergies et les volumes Obtenus de la maille E(V) dans un document de texte. À l’aide d’un programme (Code) Gibbs dont le modèle de Debye implémenté