湖南工业大学

课 程 设 计

资 料 袋

理 学院（系、部） 2011 ~ 2012 学年第 一 学期 课程名称 计算材料学 指导教师 雷军辉 职称 讲师

学生姓名 刘进萍 专业班级 应用物理081班 学号 08411200201

题 目 锗的热力学性能第一性原理研究

成 绩 起止日期 2011年 12月 4日 ～ 2011年 12 月 12 日

目 录 清 单

序号 1 2 3 4 5 6

材 料 名 称 课程设计任务书 课程设计说明书 课程设计图 资料数量 备 注 张

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湖南工业大学

课程设计任务书

2011—2012 学年第 1 学期

理学院 学院（系、部） 应用物理学 专业 081 班级

课程 名称： 计算材料学 一、 设计题目： 锗的热力学性能第一性原理研究

二、 完成期限：自 2011 年 12 月 4 日至 2011 年 12 月 12 日共 2 周 内 容 及 任 务 1. DFT基本理论，CASTEP使用方法 2. 晶体模型的建立与几何优化，相关性质的计算。 3. 计算热学性质 4. 结果分析 5. 报告写作与修改 起止日期 进 度 安 排 11-12-4-6 11-12-7 11-12-8 11-12-9 11-12-10-12 工作内容 熟悉DTT理论，软件安装，认识界面，熟悉基本操作 建立NaCl模型，进行结构优化，计算物理性质 计算Si的物理性质，力学性质 计算Ge的热学性质 写出课程设计的总结实验报告.，修改成文 主 要 参 考 资 料 [1] Kohn W, Sham L J, Self-consistent equations including exchange and correlation effects [J]. Physical review, 1965, 140(4):A1133-A1338. [2] Hohenberg P, Kohn W. Inhomogeneous electron gas [J]. Physical review, 1964,136(3):B864- B871. [3] 谢希德, 陆栋.固体能带理论[M].上海：复旦大学出版，1998. [4] Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H. Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation[J]. Physical review B, 1992, 46(11): 6671-6687. 指导教师（签字）： 年 月 日 系（教研室）主任（签字）： 年 月 日

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（计算材料）

设计说明书

锗的热学性能第一性原理研究

起止日期： 2011 年 12月 4日 至 2011 年 12月 12日

学班学成

生姓名 级 号 绩

刘进萍 081 08411200201

指导教师(签字)

理学院（部） 2011年 月 日

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锗的热学性能第一性原理研究

背景

近年来，随着材料、物理、计算机和数学等学科的发展，应用计算的方法研究材料的结构、能量和性能已成为一门迅速发展的新兴学科-计算材料学。这种方法不仅能进行材料的计算模拟，而且能进行材料的计算机设计和相关性能的预测。随着计算机技术的飞速发展，第一性原理计算的方法在材料的结构和性能等方面的研究已取得了巨大的成功，第一性原理的方法是基于量子力学理论，从电子运动的层次研究材料的结构和相关性能。目前，CASTEP软件的主要功能是对半导体、非线性光学材料、金属氧化物、玻璃、陶瓷等固体材料，对电子工业、航空航天以及石化、化工等工业领域有着非常重要的战略意义。对这些材料而言，其电子的结构与性质，以及表面和界面的性质与行为都非常重要。CASTEP的量子力学方法，为深入了解固体材料的这些性质并进而设计新的材料，提供了强有力的工具。

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于基态非间并多粒子系统，不考虑自旋的条件下，其哈密顿算符为

(1-8)

式(1-8)中，外场作用看成原子核-电子作用，相同的局域势

对外场的作用用

表示。对

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