在DFT计算中,轨道占据数是指每个轨道被电子占据的数量 在Kohn-Sham方程中,每个轨道都对应一个波函数 这个波函数描述了电子在该轨道上的概率分布 由于电子必须出现在轨道上,不可能悬空 所有电子要不占据了轨道,要不没有占据轨道 如果1个电子在轨道上轨道占据数就是1,如果不在轨道上就是0 轨道占据数在DFT计算中非常重要 因为它们直接关系到电子密度和能级的计算,所以这个必须处理好 需要注意的是,这个是描述轨道上占据的电子数目,不是轨道数目 一个轨道可以被多个电子占据,每个电子的占据数都是1,N个电子占据就是N 了解了轨道占据数的概念,知道了占据轨道的电子是1,没有是0 前面提及了波函数是描述电子的概率行为,那么需要了解这个概率行为 通过了解费米能级我们可以更好的了解这个概率行为 同时费米能级又是我们分析描述材料导电性的重要指标 费米能级指的是在0K,也就是绝对零度下,电子不能运动 这个时候电子会占据最高的能级叫做费米能级 但是我们研究的肯定不可能是绝对零度的情况 所以会有温度,那么电子就会吸收温度而获取能量 获得的能量就有可能导致发生跃迁 这个时候费米能级就会跟着往上移动 这种有可能发生跃迁就是一种概率行为 根据热平衡原理可知 各部分的能量状态达到一个动态平衡 因此只有部分电子发生跃迁 不同的DFT计算软件 对于费米能级的值 定义不一样 有的是直接定义为0ev 根据费米-狄拉克分布公式 当T=0K时,有人会问T是分母不能为0 我们这个时候不需要考虑这个做近似处理就好 当T等于0时,指数项趋近于无穷 这个时候我们只需要考虑量子态的能量和费米能级的差值 因为他们差值有限,只区分正负 不同温度下费米-狄拉克分布图像 当T=0K时 电子在费米能级以下具有严格的占据态 在费米能级以上为0,以下为1 这种不符合实际情况 并且这种计算你会发现都是垂直下来 较为难以收敛 因为不像其他0.9到1 这个只有0到1 |
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