DOS图分析方法

DOS图分析方法(2011-06-20 19:55:19)

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标签： 杂谈

1）在整个能量区间之内分布较为平均、没有局域尖峰的DOS，对应的是类sp带，表明电子的非局域化性质很强。相反，对于一般的过渡金属而言，d轨道的DOS一般是一个很大的尖峰，说明d电子相对比较局域，相应的能带也比较窄。

小结：

        区间DOS分布平均，为 sp 带，电子非局域化；区间DOS有很大尖峰，说明 d 电子相对局域，相应的能带也较窄。

2）从DOS图也可分析能隙特性：若费米能级处于DOS值为零的区间中，说明该体系是半导体或绝缘体；若有分波DOS跨过费米能级，则该体系是金属。此外，可以画出分波（PDOS）和局域（LDOS）两种态密度，更加细致的研究在各点处的分波成键情况。

小结：

        费米能级在DOS为 0 的区间中，说明体系是半导体或绝缘体；分别画出 PDOS 和 LDOS 可以更细致地研究各点处的分波成键情况。


DOS、PDOS 和 LDOS

        LDOS：单个原子的电子态对系统能态密度谱每个部分的贡献。这里 local 指的就是单个原子。
        PDOS：Partial density of states，分波态密度，根据电子的角动量来分辨这些贡献。
                     能得到原子的 s, px, py, pz, dxy...等的态密度。

        比如：BN 中 B 原子 和 N 原子的态密度谱是局域态密度谱。而 BN 的能态密度谱是总态密度谱。
      

3） 从DOS图中还可引入“赝能隙”（pseudogap）的概念。也即在费米能级两侧分别有两个尖峰；而两个尖峰之间的DOS并不为零。赝能隙直接反映了该体系成键的共价性的强弱：越宽，说明共价性越强。如果分析的是局域态密度（LDOS），那么赝能隙反映的则是相邻两个原子成键的强弱：赝能隙越宽，说明两个原子成键越强。上述分析的理论基础可从紧束缚理论出发得到解释：实际上，可以认为赝能隙的宽度直接和Hamiltonian矩阵的非对角元相关，彼此间成单调递增的函数关系。

小结：
        赝能隙：费米能级两侧分别有两个尖峰，而两个尖峰之间的DOS并不为零。赝能隙越宽，共价性越强。

        对 LDOS 来说，赝能隙越宽，两原子成键能力越强。


4） 对于自旋极化的体系，与能带分析类似，也应该将majority spin 和 minority spin 分别画出，若费米能级与majority 的DOS相交并处于 minority 的DOS的能隙之中，可以说明该体系的自旋极化。


5） 考虑 LDOS，如果相邻原子的 LDOS 在同一个能量上同时出现了尖峰，则我们将其称之为杂化峰 (hybridized peak），这个概念直观地向我们展示了相邻原子之间的作用强弱。表示两原子在同一能量处出现的概率就大。