第一性原理材料計算基礎

定　價：￥78.00

作　者：	周健，梁奇鋒著
出版社：	科學出版社
叢編項：	南京大學材料科學與工程系列叢書
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787030626103	出版時間：	2019-10-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數：	212	字數：

內容簡介

　　《第一性原理材料計算基礎》介紹了計算材料和計算凝聚態(tài)物理學中常用的密度泛函理論、程序及應用實例，主要包括材料計算背景介紹；晶體結構和晶體對稱性；能帶理論和緊束縛近似；密度泛函理論基礎；VASP程序基本功能、參數和應用；材料拓撲性質理論和計算實例。《第一性原理材料計算基礎》分為六章。第1章為緒論，主要介紹材料設計的基本概念、材料數據庫的建立和應用、高性能計算和Linux操作系統(tǒng)。第2章為晶體結構和晶體對稱性，主要包括晶體點陣、元胞、對稱操作、點群、晶系、原子坐標和倒易空間等內容。第3章為電子能帶結構，包括布洛赫定理、玻恩-馮·卡門邊界條件、本征方程、緊束縛近似及一些簡單材料的算例。第4章為密度泛函理論，主要介紹了Hartree方程、Hartree-Fock方程、密度泛函理論基礎、Kohn-Sham方程、基組、贗勢以及交換關聯(lián)勢等內容。第5章為密度泛函計算程序VASP，主要介紹VASP程序的基本功能和常見參數，并列舉了幾個常見的計算實例。第6章為拓撲材料計算實例，專題介紹了材料拓撲性質的基本理論，并列舉了若干使用密度泛函理論研究材料拓撲性質的計算實例。

作者簡介

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圖書目錄

目錄
前言
第1章緒論 1
1.1 材料設計簡介 1
1.1.1 背景介紹 1
1.1.2 材料數據庫 2
1.1.3 材料數據庫的應用 5
1.1.4 存在的問題 5
1.1.5 展望和總結 7
1.2 材料計算簡介 8
1.2.1 材料計算的基本內容 8
1.2.2 晶體的微觀結構和宏觀性質 10
1.3 高性能計算和Linux系統(tǒng) 10
1.3.1 高性能計算 10
1.3.2 Linux基礎知識 12
第2章晶體結構和晶體對稱性 13
2.1 常見材料的晶體結構 13
2.1.1 平移周期性 13
2.1.2 三維晶體 14
2.1.3 二維晶體 22
2.1.4 一維晶體 24
2.1.5 零維材料 25
2.2 點陣和元胞 26
2.2.1 基元、結點和點陣 26
2.2.2 元胞的取法 31
2.2.3 常見三維點陣的元胞 32
2.3 對稱操作和點群 34
2.3.1 對稱操作 34
2.3.2 分子和晶體中的對稱性 35
2.3.3 變換矩陣 38
2.3.4 對稱操作的集合 40
2.3.5 點群和空間群 41
2.3.6 點群和空間群的命名 42
2.4 晶系和點陣 44
2.4.1 七大晶系 44
2.4.2 14種點陣 45
2.4.3 32個點群 46
2.5 原子坐標 48
2.5.1 分數坐標和直角坐標 48
2.5.2 分數坐標和直角坐標的轉換 49
2.5.3 Wycko位置 50
2.6 晶體的倒易空間 51
2.6.1 倒易空間和倒易點陣 51
2.6.2 體心立方和面心立方的倒易點陣 53
2.6.3 布里淵區(qū) 54
第3章電子能帶結構 57
3.1 引言 57
3.2 布洛赫定理 59
3.2.1 布洛赫定理的證明 59
3.2.2 玻恩-馮卡門邊界條件 61
3.3 本征方程 63
3.3.1 本征方程的推導 63
3.3.2 能量本征值的對稱性 65
3.4 緊束縛近似 68
3.4.1 緊束縛近似方法 68
3.4.2 一維聚乙炔的能帶 72
3.4.3 二維石墨烯的能帶 75
第4章密度泛函理論 79
4.1 波函數方法 79
4.1.1 多粒子哈密頓 79
4.1.2 Hartree方程 79
4.1.3 Hartree-Fock方法 81
4.2 密度泛函理論基礎 86
4.2.1 Thomas-Fermi-Dirac近似 86
4.2.2 Hohenberg-Kohn定理 87
4.2.3 Kohn-Sham方程 88
4.3 基函數 93
4.3.1 平面波基組 93
4.3.2 數值原子軌道基組 98
4.3.3 綴加波方法 99
4.4 贗勢方法 104
4.4.1 正交化平面波 104
4.4.2 贗勢 105
4.4.3 模守恒贗勢和超軟贗勢 107
4.4.4 PAW 法 109
4.5 交換關聯(lián)勢 111
第5章密度泛函計算程序 VASP 114
5.1 VASP程序簡介 114
5.2 四個重要輸入文件 115
5.2.1 POSCAR 116開
5.2.2 KPOINTS 118
5.2.3 POTCAR 120
5.2.4 INCAR 121
5.3 其他輸入輸出文件介紹 121
5.4 INCAR文件介紹 123
5.5 常見功能設置 128
5.6 幾個實例 130
5.6.1 非磁性材料計算——-BaTiO3的電子結構 130
5.6.2 磁性材料計算——-CrCl3的電子結構 134
5.6.3 雜化密度泛函計算——-MoS2單層的帶隙計算 137
5.6.4 硅的點聲子頻率計算 140
5.6.5 硅的聲子能帶和態(tài)密度 142
第6章拓撲材料計算實例 145
6.1 拓撲材料簡介 145
6.1.1 拓撲量子物態(tài) 145
6.1.2 Berry相位與拓撲物態(tài)模型 148
6.1.3 *大局域化 Wannier函數方法 150
6.2 二維量子自旋霍爾效應體系 BiSiC的電子結構計算 151
6.2.1 BiSiC 的晶體結構 152
6.2.2 Bi-Bi-HSi(111)的能帶結構 153
6.2.3 Bi-Bi-HSi(111)的量子自旋霍爾效應 154
6.2.4 Bi-Vac-VacSi(111)的量子自旋霍爾效應 156
6.3 K0:5RhO2中量子反?；魻栃牡谝恍栽碛嬎?nbsp;159
6.3.1 K0:5RhO2的晶體結構 159
6.3.2 K0:5RhO2的非共面反鐵磁基態(tài) 16開0
6.3.3 K0:5RhO2的能帶 16開4
6.4 三維拓撲絕緣體 Bi2Se3的第一性原理計算 16開7
6.4.1 Bi2Se3的晶體結構 16開7
6.4.2 Bi2Se3的體相能帶結構 16開8
6.5 展望 171
參考文獻 172
附錄一泛函及其導數 180
附錄二元胞和布里淵區(qū)的標準取法 181