介绍在DS-PAW中如何使用现代极化理论进行铁电计算

第一性原理平面波密度泛函计算软件DS-PAW是Device Studio平台下的一款使用C++开发的国产第一性原理密度泛函计算软件，使用平面波作为基函数组，其赝势是使用投影缀加平面波方法构造的。

DS-PAW能够应用于不同场景，例如金属、半导体、绝缘体、表面、磁性、非磁性和锂电等；能够精确预测材料的电子分布；能够进行原子几何结构优化；能够广泛的应用于材料科学领域。‍‍‍‍‍ ‍‍‍

本期将给大家介绍ferri铁电计算的内容。

2.20.ferri铁电计算

本节将以HfO₂为例，介绍在DS-PAW中如何使用现代极化理论进行铁电计算，分析HfO₂的铁电极化。

2.20.1.HfO₂铁电计算输入文件

输入文件包含参数文件polarization.in和结构文件structure.as，polarization.in如下：

polarization.in输入参数介绍：

该计算是在自洽计算的基础上进行铁电计算，除自洽计算的基本参数，新增参数为下：

io.polarization: 在自洽计算中打开控制铁电计算的开关，即可快速实现铁电计算；

structure.as文件参考如下：

2.20.2.run程序运行

准备好输入文件之后，将polarization.in和structure.as文件上传到服务器上运行，按照结构弛豫中介绍的方法执行DS-PAW polarization.in。

2.20.3.analysis计算结果分析

根据上述的输入文件，计算完成之后将会得到DS-PAW.log、polarization.json和polarization.txt这3个文件。

polarization.json：铁电极化计算完成之后的json数据文件，电子、离子贡献的极化部分及总的极化量子数存储在该文件中，具体文件解析见输出文件格式说明部分；

polarization.txt: 铁电极化计算完成之后的txt文本文件，该文件写入极化数据，与polarization.json文件数据一致，便于用户快速获取信息。

从polarization.txt文件可得HfO₂的铁电极化数据如下所示：

通过极化量子的周期性换算，可得y方向上HfO₂的极化数为51.672 μC/cm^2，与文献报道结果[2]53 μC/cm^2一致。

审核编辑：刘清