BoltzTraP2 掺杂浓度扫描
用Si电子和空穴的真实结果,解释目标浓度、实际浓度、符号、体积和单位。
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指定载流子浓度时,BoltzTraP2在固定能带中调整化学势。它不自动生成掺杂原子、缺陷或相应的结构弛豫,这属于刚性能带近似。
下载完整BoltzTraP2实例包。包内有已有集群Si与石墨烯DFT数据、明确标注来源的上游格式例子、32个操作条件、原始输出、独立提取与绘图脚本,不含POTCAR。
1. 先完成插值#
在新目录中:
bash interpolate.sh
bash dope.sh
head work/si-dope-m5/bands.dope.trace
本例扫描100、300、600、900 K,正负10¹⁷、10¹⁸、10¹⁹、10²⁰ cm⁻³。正参数为空穴,负参数为电子。
底层短例子:
btp2 -n 1 dope bands.bt2 300,600,900 1e18,-1e18
多个条件使用独立目录或不同bt2基名。本版本不宜依赖 -p来隔离输出;配套脚本已经分开保存。
2. trace里的N怎么换成cm⁻³#
N[e/uc]是相对中性参照的净载流子数,不是总电子数。按原胞体积换算:
n[cm⁻³] = N[e/uc] / (V[ų] × 10⁻²⁴)
本例负n表示电子、正n表示空穴。不能把ų直接当作cm³,也不要把相对参照N再额外减一次总价电子数。
3. 300 K实际数值#
| 实际净载流子数 / cm⁻³ | S / µV·K⁻¹ | σ/τ / S·m⁻¹·s⁻¹ |
|---|---|---|
| -1.0001e+20 | -144.663 | 8.84115e+18 |
| -9.9867e+18 | -347.136 | 8.24079e+17 |
| -9.9933e+17 | -548.254 | 7.94440e+16 |
| -1.0013e+17 | -746.650 | 7.92561e+15 |
| +9.9983e+16 | 705.317 | 5.66121e+15 |
| +1.0017e+18 | 506.595 | 5.70557e+16 |
| +1.0018e+19 | 306.589 | 6.00488e+17 |
| +9.9945e+19 | 137.292 | 7.20355e+18 |
要导出完整汇总,请先在新目录完成 bash run-all.sh。已有整套结果后再执行:
bash analyze.sh work
head analysis/doping-summary.csv
CSV同时保留请求浓度和实际积分得到的浓度;两者的数值误差不要直接抹掉,低温低浓度下尤其要检查DOS分箱与原始k采样。
4. 不要直接把σ/τ当绝对电导#
若另有可信寿命τ,才能使用σ=(σ/τ)τ;κe同理。Seebeck在全局常τ因子下会消去这个常数,但能量或能带依赖的散射仍可能改变Seebeck。
不同散射模型之间不能直接共用一个τ。有限DFT网格、PBE带隙和高温电子—空穴共同输运也会影响结果。
5. 当前dope的DOS列#
26.3.1的直接热展宽DOS归一化存在符号问题,原生 .dope.trace的DOS列可出现负值,相关χ列也会受影响。原表在包内原样保留;配套分析用正的−∂f/∂E核独立重算,并给出包含占据权重的 derived_positive_totalDOS_per_eV_cell。
该原生DOS列不用于本例电导、Seebeck和Hall计算。请使用明确标注的独立DOS列,不把原表中的负值解释成物理负态密度,也不据此作材料磁性结论。