使用Material Project时需要注意的能量修正问题

当我们在某些计算问题中需要比较Material Project(MP)的能量数据与本地DFT的计算结果时,如形成能的计算(https://blog.csdn.net/qq_36996539/article/details/128066249)。经过测试发现,即使在使用相同的输入参数的情况下,这两种方法得到的结果可能会有所不同。通过查阅Material Project官方文档,才发明很多人可能忽略了MP中对于能量进行的修正,这对于比较能量是非常重要的。

在MP中,为了提高其DFT计算的准确性,采用了两种修正:阴离子修正GGA/GGA+U混合修正

  1. 阴离子修正:
    • 对于许多在固体中呈负氧化态的元素,由于元素和固体之间电子定位的差异,从DFT计算得到的形成能可能存在显著的误差。这对于其标准状态为气态的元素尤为明显。
    • 为了解决这个问题,MP对14种阴离子应用了能量修正,包括“氧化物”(oxides)、“过氧化物”(peroxide)、“超氧化物”(superoxides)、S、F、Cl、Br、I、N、H、Se、Si、Sb和Te。
    • 对于含氧化物的化合物,根据氧在材料中的特定键合环境,分为氧化物、超氧化物和过氧化物的修正,根据最近邻键长确定的(超氧化物<1.35 Å,过氧化物<1.49 Å,否则为氧化物)。例如,Na2O接收’氧化物’修正,而NaO2接收超氧化物修正。
    • 只有当材料中被修正的元素作为阴离子时,才应用阴离子修正。例如,’H’修正应用于LiH,但不应用于H2O。如果估计的氧化态(如果可用)为负,或者它是材料中最具电负性的元素,那么它被分类为阴离子。
    • 具体数值可以参考参考文献1。
  2. GGA / GGA+U混合修正:
    • 众所周知,对于不同的化合物有些适用于+U修正计算,而其他化合物通常不采用。带有+U修正的能量与不带+U修正的能量不直接可比
    • MP中,GGA+U计算的结果添加了能量修正项,从而使得两种计算结果可以混合比较。

References:

  1. 1.A. Jain, G. Hautier, C. Moore, S.P. Ong, C.C. Fischer, T. Mueller, K.A. Persson, G. Ceder., A High-Throughput Infrastructure for Density Functional Theory Calculations, Computational Materials Science, vol. 50, 2011, pp. 2295-2310. DOI:10.1016/j.commatsci.2011.02.023
  2. 2.A. Jain, G. Hautier, S.P. Ong, C. Moore, C.C. Fischer, K.A. Persson, G. Ceder, Accurate Formation Enthalpies by Mixing GGA and GGA+U calculations, Physical Review B, vol. 84, 2011, p. 045115. DOI:10.1103/PhysRevB.84.045115
  3. Anion and GGA/GGA+U Mixing – Materials Project Documentation

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