(8月18日更新)二维材料--学习专题之后如何开展自己的研究

1、追求卓越，自强不息学习完专题之后广东工业大学 董华锋恭喜你学习完了各个专题（专题0-18），下面指导如何开展自己项目的研究这个专题，主要是针对研究二维体系的同学。因为，我自己做了MoS2 的能带计算后，发现如果像三维材料那样仅用ISIF=3进行一次性优化，得到的CONTCAR变成了没有真空层了。打个比方：用单层石墨烯像三维材料那样仅用ISIF=3进行一次性优化，得到的是石墨，两边的真空层变没了！这是因为石墨的能量比单层的石墨稀低，VASP并没有错。但是对于二维材料，我们不希望真空层变没了！（因为那样就不是二维材料了）。所以，对于二维材料的计算，我专门重做了这个专题。一 选一个体系研究二 进行U

2、SPEX 结构搜索（这一部分很耗时间，目前，这一步的搜索我已经帮你们完成）。三 找出你所选体系计算中的能量最低的 约3-5个结构。即，对比所选体系所有的results 文件夹中的 goodstructures，找出能量最低的 3-5 个结构；四 找出 /public/home/test/hfdong/2D 目录下 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的每个体系的能量最低的结构。五

3、 把第四步找到的 POSCAR 中的元素全部换成自己的体系的元素，全部用USPEX结构搜索时的INCAR_1,2,3,4 优化一遍（在Specific 文件夹中），收集最后的能量。并且，与第三步找出的 3-5 个结构的能量比较，看看是否可以打败其中的一部分结构。即第三第四步所有的结构的能量排序，得到能量最低的 1-3 个结构（我建议所有结构再加一个静态计算，再比较能量，这样得到的能量更精确）. 这时，这 1-3个结构就可以计算后面的能量，光学，力学，电学性质了。（举例来说，我研究的是MoS2 体系，在这个体系里，我找出了几个能量最低的3个结构。然后，新建一个文件夹，我把 ZrS2, ZrTe2

4、,的最好的结构的POSCAR 复制过来，分开放在不同的文件夹下，然后把POSCAR 中的 Zr S, 元素改为 Mo S 元素，然后优化，静态计算，然后查看能量，并且和原来找到的MoS2 体系中的 3 个能量最低的结构的能量比较，其它类推。 这样，我就能确定MoS2 能量最低的几个结构了。 思考：MoS2 与其它体系有什么联系？为什么我这么做会有助于找到新的好的结构？）在开始计算各个结构的性质之前，我建议先做文献调研，看一下你找到的结构是否有人研究了？ 你找到的结构里是否有新的结构？以及别人都是如何研究这个体系的？最终确定研究的方向（即写作的思路）六做你的体系的文献调研。 搜索的关键词，拿我的

5、MoS2 的为例子， 第一个关键词MoS2,第二个MoS2 two dimension, 第三个MoS2 new structure 第四个 MoS2 first principle; 等（要求， 至少在 web of sciense 和 中的 google 中搜索一遍）文献调研很重要文献调研主要是 1. 看别人做了你的 idea 没？2. 了解别人都在关注这个体系的什么性质？3. 这个体系有哪些潜在的用途？ 4. 有没有突然获得新的想法？ 在文献调研的文章中，选约3-5篇 文章精读，即每个句子都读；如果有特别好的文章，与你的想法很接近的文章，就翻译一遍，你会在翻译的过程中学习到很多东西。 其

6、余的文章泛读，即看看标题，摘要，引言 和 图片，图标，知道那篇文章讲点什么即可(参考如何看文献，或如何看英文文献)。七， 确定研究思路、写作思路做了文献调研之后，你应该知道了你的最好的结构是否是已知的了。另外，你的最好的几个结构中，是否有新的结构也知道了。那么，我建议可以这样确定研究思路：文章系列一：第一篇文章：1，如果你的最好的结构（能量最低的）能量上比所有已知的结构都低，那么，你就再选一两个结构，加上已知的结构，一起研究它们的电子结构，能带结构，DOS 图，PDOS图，声子谱，等作为文章一，这里，如果能好好挖掘一个好故事，就是一篇特别好的文章（前提是好好做文献调研）。如果想文章丰富点，可以

7、加平面拉应力（即把 XY 平面 的晶格常数等差扩大，或等比），看电子结构、能带的变化；第二篇文章，可以专门研究前面的那几个结构的光学性质，作比较。如果想文章丰富点，可以加平面拉应力（即把 XY 平面 的晶格常数等差扩大，或等比），看光学性质的变化。第三篇文章：照样研究那几个结构，研究它们的力学性质，并且加平面拉应力（即把 XY 平面 的晶格常数等差扩大，或等比），看力学性质随着应力的变化。文章系列二：1，如果你的最好的结构（能量最低的）能量上比已知的结构高，或者你的最好的结构是已知的。那么，看一下你的第二好，第三好，第四好的结构，看是否是新的结构。如果有新的结构，那么就专门报道 这几个新的结构

8、，在能量上，电子结构上，光学性质上，力学性质和 已知的最好的结构相比。看有什么不同，是否更好？（太阳能电池最优的能带隙是约 1.4 eV）. 并且解释为什么不同，也是一篇很好的文章。当然，这些结构也可以像上一段那样分开研究它们的性质以及随着应力的变化，分开写几篇文章（思考一下：如何分开？）。文章系列三：1，如果你的最好的结构，及第二好的结构都是已知的。并且，第三好的结构，也没有什么特殊的性质，那么，你可以研究第一好，第二好，第三好的结构的电学，力学和光学性质 随着 拉应力的变化，并作比较，有什么不同？并解释为什么不同，这样也是一篇很好的文章。文章系列四：把最好的结构拿出来，在上面加上一层 石墨

9、烯（或者上一层，下一层，形成三文治结构），组成异质结，研究这个异质结 的光，电和力学性质 随着拉应力（甚至静水压力）的变化。（参考Pressure-Induced Charge Transfer Doping of Monolayer Graphene/MoS 2 Heterostructure DOI: 10.1002/smll.201600808 ）文章系列五：把最好的结构拿出来，掺杂一些磁性原子入去，计算电荷转移等，以及能带的变化，以及光吸收的变化等文章系列六：把最好的结构拿出来，在上面放H气或者 H2O，或者 CO等，研究它们的吸附行为。文章系列七：了解一下拓扑绝缘体，超导体，等等其它

10、的性质，看是否有缘，这个不强求了。八，下面开始计算放在文章中的数据。放在文章中的数据要求精度更高点，所以下面的计算我把参数全部提高计算精度。 （请找出我修改了哪些参数）以 MoS2 为例子，全部结构排序后，我取了三个能量最低的结构。分别把这三个结构 放到VESTA 中，得到结构的cif 文件，把cif 文件拉到 MS 中，利用MS获得对称化后的结构，以及计算能带结构的 KPOINTS。然后改对称化后的结构的真空层厚度为20埃，提高ENCUT等，然后分步优化这些结构。（具体过程请看新加专题：专题八附录：如何计算二维材料MoS2的能带结构）请转到 专题八附录：如何计算二维材料MoS2的能带结构，

11、学习完后，再接着往下看：现在要按专题五的步骤画DOS， PDOS 图，即态密度图。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 下载到电脑用OriginPro画图就行了。其中，fort.101 fort.102 fort.103分别是POSCAR 中的第一，二，三个原子的态密度，PDOS_TOTAL_NSP 是总的态密度。 具体画图方法请看专题 5.下面准备计算光学性质， 先解压 chgw.tgztar xzvf chgw.tgz 得到 WAVECAR, CHG , CHGCAR新建 一个INCARSystem =MoS2ISTART = 1ICHARG = 11ENCUT = 500PREC = AcurrateGGA=PELOPTICS = .TRU

15、E.NBANDS = 24LWAVE = .FALSE.LCHARG = .FALSE.KSPACING = 0.25133KGAMMA = .TRUE. NEDOS = 1500注意，这里ISTART = 1 ICHARG = 11 的意思是读取已经计算出的 CHGCAR，来进行当前的计算。所以，刚才强调了在同一文件夹下。如果是另开了一个文件夹来计算光学性质，则需要把 它们设置成 ISTART = 0 ICHARG = 2 （思考，这两种设法有什么不同？）保存光学结果， mv OUTCAR out.optic Mv INCAR INCAR.optic下面计算 弹性性质 ：新建一个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.然后计算，然后你会发现结果 有点奇怪，有些量很小，和三维的 硅材料不同！那现在思考一下为什么不同： 首先，体材硅是三维材料，它当然对三个主轴的力有回应，但是，MoS2 是 二维材料， 只有两个主轴有力的回应，另外，多数

17、剪切应力不存在。为零！注意，这里ISTART = 1 ICHARG = 11 的意思是读取已经计算出的 CHGCAR，来进行当前的计算。所以，刚才强调了在同一文件夹下。如果是另开了一个文件夹来计算弹性性质，则需要把 它们设置成 ISTART = 0 ICHARG = 2 （你们可以分别试下，看结果有什么不同）那么，这个计算结果有用吗？ 思考一下！（作业，计算出来后，与体材硅的比较一下）另外，如果另用方法计算，怎么计算？搜索一下其它的方法。提示：可以用 应力应变 法计算。（如果不会，请先不进行这一步，因为，你的文章可以不写这一部分）。在小木虫网站上 可以搜索到。现在，你手上应该有 能带结构图，

18、总的DOS图，分波态密度图PDOS， 光学的 介电常数 实部与虚部图，光吸收图； 甚至有力学的弹性常数，以及弹性常数随着压力P的变化图。 （可能还需要计算 电荷转移 Bader 分析； 声子谱， 拉曼谱等， 我尽快补上新专题， 急需要的同学，可以先上小木虫搜索学习，以及问我。）这部分暂留着。九在专题 二十一中选 1-3 篇文章 精读。十 上面是收集素材，准备数据。下面是准备开写文章了。 在专题二十中，学习 1.哈佛神级教授Whitesides的论文写作之“道”， 与 2.写好英语科技论文的诀窍(周耀旗)，3.如何写出科技论文第一稿（李武岳、柴钊 译）十一根据1.哈佛神级教授Whitesides

19、的论文写作之“道”， 先列出 文章提纲，即先确定大概写作内容十二。 进一步完善提纲，把提纲的逻辑排清楚。（这时发给导师，和导师一起确定提纲）。我建议，你的第一篇文章，最好是先找一篇类似的，其它体系的文章。你就对着它模仿写一篇你的体系的文章。在模仿的过程中学习。当然，你可以加入你自己的想法，不一定全部模仿。十三。把前面计算好的，画好的图 放到提纲下适合的位置十四。修改题目，写部分摘要，引言，方法，结果与讨论，结论等，这一过程，想到什么写什么，不要担心写得不好，反正有什么想法都写下来，也不用考虑逻辑，用中文写（如果你的英文很好，可以直接用英语写）。 （我习惯了先在草稿纸上这么快速写一通，然后再输入

20、电脑，因为我觉得在纸上写时不容易中断思路）十五。电子版 第一次修改，大概修改一下。十六。第二次修改，整理一下逻辑。这时可能需要增加计算等。十七。第三次修改，丰富一下内容十八。第四次修改，调整结构，调整图片，增加分析等。这时可能需要增加计算等。十九。第五次修改，精修，注意细节二十。第六次修改，整体修改，使之完整二十一。学习使用 Endnote 添加 参考文献二十二、发给同学看一看，要点建议，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，发给导师。二十五、按导师的要求再次修改。二十六、再发给导师，、，如果导师说可以了，就可以投稿了。（如果是想投英文的，就开始翻译成英文，再修改

21、，投稿）。祝成功！提示：第一个项目，我帮你们都安排，设计好了。通过这个项目，我希望你们可以学习好做项目所需的所有技能；了解做项目的过程。这个是主要的目的。有了这些基础之后，你们就有了能力去做自己的事，自己的想法，自己的创新！所以说，先模仿，再创新，是迅速成为某个领域的top 的一种方式。董华锋每一条河流都有自己不同的生命曲线，但是每一条河流都有自己的梦想那就是奔向大海。我们的生命，有的时候会是泥沙。你可能慢慢地就会像泥沙一样，沉淀下去了。一旦你沉淀下去了，也许你不用再为了前进而努力了，但是你却永远见不到阳光了。所以我建议大家，不管你现在的生命是怎么样的，一定要有水的精神。像水一样不断地积蓄自己的力量，不断地冲破障碍。当你发现时机不到的时候，把自己的厚度给积累起来，当有一天时机来临的时候，你就能够奔腾入海人的生活方式有两种，第一种方式是像草一样活着，你尽管活着，每年还在成长，但是你毕竟是一棵草，你吸收雨露阳光，但是长不大。人们可以踩过你，但是人们不会因为你的痛苦，而产生痛苦；人们不会因为你被踩了，而来怜悯你，因为人们本身就没有看到你。所以我们每一个人，都应该像树一样的成长，即使我们现在什么都不是，但是只要你有树的种子，即使你被踩到泥土中间，你依然能够吸收泥土的养分，自己成长起来。当你长成参天大树以后，遥远的地方，人们就能看到你；走近你，