Abstract

        在DFT计算中，通常使用的LDA和GGA泛函会低估半导体体系的带隙。为了得到研究体系的相对准确的带隙，使用HSE06泛函是一个可行的方式，不过所消耗的计算时间也是肉眼可见的多。本文将介绍使用2H-MoS2作为例子介绍Meta-GGA修正带隙的计算流程，相关的原理暂不涉及。

Procedures

• Step 1：结构弛豫

• Step 2：对弛豫后的结构进行常规的Scf的计算

• Step 3：进行常规的Band structure计算

• Step 4：重新进行一次Scf的计算

  1. IBZKPT (Step 2) --> KPOINTS (Step 4) #将第二步的IBZKPT复制到当前目录，并重命名为KPOINTS

  2. 将OUTCAR(Step 3)中生成的所有k点坐标复制到KPOINTS(Step 4)的尾部；并且，新添加的k点的权重均设置为0

  3. ！！！修改KPOINTS文件中的k点数目！！！

  4. 在INCAR中，添加LWAVE = .T. & ALGO = All # 建议从第四步就使用这个设置，避免后续出现问题

• Step 5：最后一步计算

  1. INCAR、KPOINTS、POSCAR、POTCAR & WAVECAR(Step 4) --> Step 5

  2. 修改INCAR的参数：

         ISTART = 1 # 读取WAVECAR

         ICHGCAR = 0

         NELM = 400 # MBJ修正的收敛性比较糟糕，所以电子步上限建议设高一些

         ALGO = All # 该算法计算得偏慢，但是相对来说比较好收敛
  

         METAGGA = MBJ # 在vaspwiki中有其他的选择，比如SCAN等

         LASPH = .T.

         GGA = CA

  3. 如果研究体系是体材料，可以不用在INCAR中设置CMBJ的数值；如果研究的的体系是二维材料，建议在INCAR中，将CMBJ的值设置为在对应体系体材料计算时的CMBJ对应的值，该数值可以在OUTCAR中用“ grep CMBJ OUTCAR ”查到

• Step 6：结果处理

  本例中，在考虑自旋轨道耦合效应的情况下，2H-MoS2的间接带隙大小为1.13 eV (价带顶在Γ点，导带底在K点)，与文献报道的1.29 eV [1]，1.23 eV [2]和1.48 eV [3]的结果较为一致。

Ref

[1] https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.6666

[2] http://dx.doi.org/10.1063/1.3672219

[3] https://doi.org/10.1021/jp300079d

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后续会分享本人写的后处理脚本，用于绘制能带图以及得到带隙