Nanoskif 纳米结构紧束缚模型参数提取优化软件

Nanoskif (Nanostructure Slater-Koster Integrals Fitting package) 是一款专为优化紧束缚模型中 Slate-Koster 能量和交叠项积分而设计的软件

适用的紧束缚模型

紧束缚模型千变万化,我们无法给出所有的优化结果,因此我们的 Nanoskif 限制在由 Slater 和 Koster 最先提出的传统双中心近似中。除了双中心近似以外,Nanoskif 所提供的紧束缚模型在其他条件方面是全覆盖的:


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应用案例

体心立方铁晶胞能带结构对比


图1给出了计算所得的体心立方铁晶胞的能带结构与目标匹配能带的对比图。圈图为目标匹配能带图,由高精度的第一性原理密度泛函理论计算所得;实线图为 sp3d5 紧束缚模型计算得到的能带结构,其中的 SK 积分由 Nanoskif 优化所得。

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图1 铁原子 bcc 晶胞电子能带结构,圆圈为目标匹配能带,实线为 Nanoskif 优化计算 SK 积分所得能带结构



单层、双层和体 MoS2 能带结构对比


在这个案例中,给出了用 DFT-HSE 模型和 TB 模型计算的单层,双层和体 MoS2 的能带对比图,如图2,3 和 4 所示,蓝线为高精度的屏蔽杂化的密度泛函理论计算得到的能带结构,红线为 sp3ds 紧束缚模型计算得到的能带结构,通过 Nanoskif 软件包给出一系列的紧束缚参数,包括同位能、SK 能量积分、重叠积分和自旋轨道分裂。可以看出,用这两种模型计算的 MoS2 的三种结构能量吻合的都是比较好的(见[2])。

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图2 使用 DFT-HSE 模型(蓝线)和 TB 模型(红线)计算单层 MoS2 能带结构



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图3 使用 DFT-HSE 模型(蓝线)和 TB 模型(红线)计算双层 MoS2 能带结构


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图4 使用 DFT-HSE 模型(蓝线)和 TB 模型(红线)计算体 MoS2 能带结构


主要文献列表:


1. Nanoskif user reference manual, Hongzhiwei Technology(Shanghai) Co., Ltd.


2. Zahid F, Liu L, Zhu Y, et al. A generic tight-binding model for monolayer, bilayer and bulk MoS2. Aip Advances, 2013, 3(5): 052111.


3. Slater J C, Koster G F. Simplified LCAO method for the periodic potential problem. Phys. Rev., 1954, 94(6):1498.


4. Chadi D J. Spin-orbit splitting incrystalline and compositionally disordered semiconductors. Phys. Rev. B:Condens. Matter, 1977, 16 (2):790-796.


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