[發(fā)明專利]一種基于晶體拓撲學理論的晶體結(jié)構(gòu)預測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011384002.7 | 申請日： | 2020-11-30 |
| 公開（公告）號： | CN112466411A | 公開（公告）日： | 2021-03-09 |
| 發(fā)明（設計）人： | 曾慶豐;王銀;布拉托夫;羊昌浩 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G16C20/30 | 分類號： | G16C20/30 |
| 代理公司： | 西北工業(yè)大學專利中心 61204 | 代理人： | 華金 |
| 地址： | 710072 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 晶體 拓撲學 理論 晶體結(jié)構(gòu) 預測 方法 | ||
1.一種基于晶體拓撲學理論的晶體結(jié)構(gòu)預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：第一代晶體結(jié)構(gòu)預測過程，包括以下子步驟：
步驟1.1：以一個或多個已知的穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)作為初始父系結(jié)構(gòu)，確定其拓撲性質(zhì)；
步驟1.2：在初始父系結(jié)構(gòu)上ToposPro軟件隨機添加部分化學鍵，生成該初始父系結(jié)構(gòu)的上級拓撲網(wǎng)絡；
步驟1.3：從上級拓撲網(wǎng)絡中，ToposPro軟件隨機刪除部分化學鍵，生成新一級的拓撲網(wǎng)絡，且該拓撲網(wǎng)絡位于步驟1.2中拓撲網(wǎng)絡的下一級，與步驟1.1中的初始父系結(jié)構(gòu)為同級。
步驟2：第二代晶體結(jié)構(gòu)預測過程，包括以下子步驟：
步驟2.1：在步驟1.3獲得的拓撲網(wǎng)絡中選取相對能量不大于0.2eV/atom的結(jié)構(gòu)，作為第二代的父系結(jié)構(gòu)；
步驟2.2：在步驟2.1的第二代父系結(jié)構(gòu)拓撲網(wǎng)絡中ToposPro軟件隨機添加部分化學鍵，生成該第二代父系結(jié)構(gòu)的上級拓撲網(wǎng)絡；
步驟2.3：從第二代父系結(jié)構(gòu)的上級拓撲網(wǎng)絡中，ToposPro軟件隨機刪除部分化學鍵，生成新一級的拓撲網(wǎng)絡，且該拓撲網(wǎng)絡位于步驟2.2中拓撲網(wǎng)絡的下一級，與步驟2.1中的第二代父系結(jié)構(gòu)為同級。
步驟3：當某一代生成的所有晶體結(jié)構(gòu)中，其相對能量均高于0.5eV/atom時，停止預測工作，進行下一步計算驗證工作；否則繼續(xù)下一代的預測過程。
步驟4：通過TopsPro軟件剔除一維/二維結(jié)構(gòu)，并使用該軟件進行拓撲類型鑒定；
步驟5：用Systre軟件優(yōu)化原子排布，再篩除含有距離過近的無鍵合連接原子的結(jié)構(gòu)，之后再刪除包含不穩(wěn)定構(gòu)型的結(jié)構(gòu)；
步驟6：利用VASP對步驟5保留下的拓撲結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，尋找能量穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
步驟7：利用VASP計算能量穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的力學性質(zhì)和力學穩(wěn)定性，證明該方法能夠獲得大數(shù)量的性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于晶體拓撲學理論的晶體結(jié)構(gòu)預測方法，其特征在于，所述步驟1.1中的初始父系結(jié)構(gòu)的拓撲類型為cfe、cfc、mtn、unj、cdp和43T129。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于晶體拓撲學理論的晶體結(jié)構(gòu)預測方法，其特征在于，所述從第一代的初始父系結(jié)構(gòu)出發(fā)共預測獲得45種能量穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)；從第一代結(jié)果中以cfd、dia和lon拓撲結(jié)構(gòu)作為第二代父系結(jié)構(gòu)，預測了126種能量穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)；根據(jù)第二代結(jié)果，選擇43T75-CA、43T22-CA、43T27-CA、43T83-CA、43T24-CA、43T45-CA、43T31-CA和43T37-CA拓撲結(jié)構(gòu)作為第三代父系結(jié)構(gòu)，預測了20種能量穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于晶體拓撲學理論的晶體結(jié)構(gòu)預測方法，其特征在于，所述步驟6中，優(yōu)化的參數(shù)設置包括：采用全電子投影綴加波方法(PAW)，廣義梯度近似的Perdew-Burke-Emzerhof(PBE)形式，平面波截斷能設置為600eV，倒易空間k點網(wǎng)格分辨率為
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于晶體拓撲學理論的晶體結(jié)構(gòu)預測方法，其特征在于，所述步驟7中的力學穩(wěn)定性，參數(shù)設置包括：交換關(guān)聯(lián)作用采用廣義梯度近似(GGA)的Perdew-Burke-Emzerhof(PBE)形式；結(jié)構(gòu)優(yōu)化采用全電子的投影綴加波方法(PAW)；倒易空間k點網(wǎng)格分辨率設置為平面波截斷能設為600eV；能量偏差設為1.0×10-8eV/atom；原子受力收斂到
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