最近看了一篇文章癣丧，是關(guān)于鉻的鹵化物 CrX3 的諸多性質(zhì)的計(jì)算
我嘗試著重復(fù)這篇文章里的計(jì)算勇哗。因?yàn)槲覍?duì)整個(gè)計(jì)算流程其實(shí)不太熟悉尤辱，所以在此詳細(xì)記錄一下整個(gè)過程贬芥，作為學(xué)習(xí)筆記。
搞清 CrI3 的結(jié)構(gòu)
我并不清楚 Crl3 是什么結(jié)構(gòu)画拾，論文里這么寫到
It is known that CrX3(X=Cl, Br and I) crystalize in the rhombohedral BiI3 structure (space group R3 ) as shown in Fig. 1 at low temperature and can be transformed into the monoclinic AlCl3 structure (space group C2/m) upon warming.
這里提到了 CrI3 的兩種結(jié)構(gòu)，低溫時(shí)為 rhombohedral BiI3 structure托猩，加熱后變成 monoclinic AlCl3 structure印蓖。這里 rhombohedral 是六方晶系的一種，monoclinic 是單斜晶系京腥，參考維基百科 Crystal_system
這里 Crystal family, Crystal system, Lattice system 的關(guān)系有點(diǎn)亂另伍。一共有 6 種 Crystal family，其中 Hexagonal 分成 Trigonal 和 Hexagonal 兩種 Crystal system绞旅，而其余的5種 Crystal family 和 Crystal system 一一對(duì)應(yīng)摆尝，故一共有7種 Crystal system。
單斜晶系
單斜晶系(Monoclinic) 比較簡單因悲，具有點(diǎn)群的最高對(duì)稱是二次旋轉(zhuǎn)軸堕汞，或者鏡面反演對(duì)稱性，對(duì)應(yīng)的 Lattice system 也是 Monoclinic晃琳，有兩種 Bravals lattices讯检。
六方晶系
Hexagonal Crystal family 分成 Trigonal 和 Hexagonal 兩種 Crystal system琐鲁。其中三方晶系(Trigonal Crystal system) 具有最高對(duì)稱是三次旋轉(zhuǎn)軸，六方晶系 (Hexagonal Crystal system) 具有最高對(duì)稱是六次旋轉(zhuǎn)軸人灼。
棱方晶格 (Rhombohedral Lattice system) 對(duì)應(yīng)的是 Hexagonal Crystal family > Trigonal Crystal system > Rhombohedral Lattice system.
Rhombohedral 和 Hexagonal 的區(qū)別在于 Rhombohedral 對(duì)角線上還有兩個(gè)原子围段，如下圖：
維基百科特地強(qiáng)調(diào)了沒有 Trigonal 這種 Lattice system。而在中文維基百科種投放，Crystal system 和 Lattice system 都被翻譯成了晶格系統(tǒng)奈泪，故更加亂了。
Note: there is no "trigonal" lattice system. To avoid confusion of terminology, the term "trigonal lattice" is not used.
BiI3 結(jié)構(gòu)
文章先是討論了低溫體相的結(jié)構(gòu)灸芳，也就是 BiI3 Rhombohedral 結(jié)構(gòu)涝桅。
First, we discuss the structural properties of bulk chromium trihalides. CrX3 (X=Cl,Br and I) crystallize in the R3 phase at low temperature, and the corresponding hexagonal and rhombohedral lattices are shown in Fig. 1.
我們需要得到VASP里計(jì)算CrI3所需的POSCAR，主要是晶格的基矢（原胞的三邊）和基元中每個(gè)原子的位置烙样。一種方法是手寫冯遂，根據(jù)實(shí)驗(yàn)上得到的晶格常數(shù)，如 Rhombohedral 慣用晶胞中的 a 和 c 值谒获，去計(jì)算得到POSCAR里所需的各個(gè)數(shù)值蛤肌。不過這操作起來可能不太容易。另一種方法就是用已知的批狱，同樣的結(jié)構(gòu)的晶格的 POSCAR 修改晶格常數(shù)的值來得到寻定。
下面介紹的就是如何從 BiI3 的 POSCAR得到 CrI3 的POSCAR。
打開 Aflowlib.org 網(wǎng)站精耐，點(diǎn) advanced search狼速，之后在元素周期表中選中 Bi 和 I 搜索化合物。
從結(jié)果中找到了 Bi6I3卦停，點(diǎn)開里面有很多有用的信息向胡。從中找到 VASP-POSCAR文件，下載下來得到 CONTCAR.relax.vasp 文件惊完。
可見僵芹，晶體點(diǎn)群的確是 Hexagonal Crystal family > Trigonal Crystal system > Rhombohedral Lattice system/Crystal Class.
得到POSCAR
有了 BiI3 的 POSCAR 以后還需要修改晶格常數(shù)得到 CrI3 的POSCAR。具體操作還有點(diǎn)麻煩小槐。
先下載 VESTA 和 Materials Studio 兩個(gè)可視化軟件拇派。
第一步：將 CONTCAR.relax.vasp 文件拖入 VESTA 軟件中，導(dǎo)出 .cif 文件 (File > Export Data > CIF File)凿跳，得到 CONTCAR.relax.cif
第二步：將 CONTCAR.relax.cif 拖入 Materials Studio 軟件中件豌，在這之前你需要先創(chuàng)建一個(gè) project
可以用工具欄中的 3D Viewer Rotation Mode 來旋轉(zhuǎn)查看晶胞的空間結(jié)構(gòu)
第三步：先把原胞改成慣用晶胞，Build > Symmetry > Find Symmetry > Impose Symmetry控嗜，點(diǎn)完之后就得到了慣用晶胞
第四步：修改慣用晶胞的晶格常數(shù)茧彤，Build > Symmetry > Lattice Parameters (按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修改CrI3 慣用晶胞的 a , c )
第五步：將慣用晶胞改成原胞，Build > Symmetry > Rhombohedral Representation
第六步：從MS導(dǎo)出成 cif 文件疆栏，如命名為 POSCAR.relax.cif
第七步：將 POSCAR.relax.cif 重新拖入 VESTA曾掂，并導(dǎo)出成 .vasp 文件惫谤，這里有一個(gè)選擇，F(xiàn)ractional 是分?jǐn)?shù)坐標(biāo)（以基矢為單位）珠洗，Cartesian是直接數(shù)值直角溜歪？坐標(biāo)。
POSCAR.relax.vasp 就是我們需要的 CrI3 的 POSCAR 文件
還有個(gè)錯(cuò)誤
按照上面的操作许蓖，發(fā)現(xiàn)自己得到 POSCAR 里第六行還多出了一個(gè) Lr 元素蝴猪，如下
CONTCAR.relax
1.0
7.7013001442 0.0000000000 0.0000000000
4.6397266689 6.1467845536 0.0000000000
4.6397266689 2.3109422460 5.6958323610
Lr
8
Direct
0.419150014 0.070070001 0.767089986
0.580850148 0.929929961 0.232909974
0.767089920 0.419150013 0.070069996
0.232909981 0.580850061 0.929929980
0.070069968 0.767090064 0.419149980
0.929930017 0.232909969 0.580850001
0.167169998 0.167170023 0.167169997
0.832829889 0.832830068 0.832829984
原因是，我們最初的 POSCAR 文件蛔糯，只有兩種元素原子的個(gè)數(shù)，而沒有具體寫出來是哪兩種元素窖式。于是導(dǎo)入 VESTA 之后被當(dāng)成了一種原子蚁飒。
因此，我們?cè)谧畛醯?Bi2I6 的 POSCAR 里加入兩種元素萝喘，同時(shí)把 Bi 都改成 Cr淮逻，CONTCAR.relax.vasp 如下
CrI3 [RHL,RHL1,hR8] (STD_PRIM doi:10.
1.000000
7.80126950367548 -3.88851480177519 0.00109658024719
7.80126889965983 3.88851601300443 0.00109858932508
5.86214480854392 -0.00000121122925 6.45101640664090
Cr I
2 6
Direct(8) [A2B6]
0.16716981951162 0.16716981951162 0.16716981951162 Cr
0.83283018048838 0.83283018048838 0.83283018048838 Cr
0.76708911313003 0.41915424099165 0.07007265326040 I
0.07007265326040 0.76708911313003 0.41915424099165 I
0.41915424099165 0.07007265326040 0.76708911313003 I
0.23291088686997 0.58084575900835 0.92992734673960 I
0.92992734673960 0.23291088686997 0.58084575900835 I
0.58084575900835 0.92992734673960 0.23291088686997 I
再重復(fù)上一節(jié)第一步到第七步的步驟，就應(yīng)該能夠得到正確的 CrI3 的 POSCAR阁簸，如下
CONTCAR.relax
1.0
7.7013001442 0.0000000000 0.0000000000
4.6397266689 6.1467845536 0.0000000000
4.6397266689 2.3109422460 5.6958323610
I Cr
6 2
Direct
0.419150014 0.070070001 0.767089986
0.580850148 0.929929961 0.232909974
0.767089920 0.419150013 0.070069996
0.232909981 0.580850061 0.929929980
0.070069968 0.767090064 0.419149980
0.929930017 0.232909969 0.580850001
0.167169998 0.167170023 0.167169997
0.832829889 0.832830068 0.832829984
看了一下和之前的 Lr 的POSCAR 也基本一樣爬早，只是8個(gè)原子被當(dāng)成了一種而已。
得到 CrI3 的 POSCAR的過程大概就是這樣启妹，反正之后還需要做結(jié)構(gòu)優(yōu)化筛严，這一步的 POSCAR 并不需要太糾結(jié)。
