[发明专利]一种超晶胞构建方法及其装置

说明书

本发明公开了一种超晶胞构建方法及其装置，属于材料结构表征及建模计算技术领域。该方法包括：输入原始晶胞内的原始原子数目N；依次输入原始晶胞内各原始原子在原始晶体坐标系中的原始坐标对应转换成空间直角坐标系后的原子转换坐标；输入原始晶胞的相关物相的晶格常数值以及轴角；根据捷联惯导方式，构建出在x轴及xoy面同时与空间直角坐标系重合的晶体坐标系；获取晶体坐标系中单位晶格常数在各自空间直角坐标系的投影；输入晶胞扩展倍数；根据投影与扩胞倍数的矩阵关系，得到扩展后的超晶胞。通过上述方式可将任意七大晶系、任意空间群的物相原子分布情况用通过投影学及捷联惯导知识，对其基本胞进行周期性扩展，实现对超晶胞构建。

技术领域

本发明涉及材料结构表征及建模计算技术领域，具体而言，涉及一种超晶胞构建方法及其装置。

背景技术

超晶胞是对原胞的扩展而成新的重复单元。超晶胞一般用于研究缺陷，比如空位浓度，或者掺杂原子等。原胞的周期性扩展不仅可以保证晶体的对称性，优化非理想晶体的结构，还可以方便优化和计算晶胞内的坐标优化、掺杂原子、空位浓度等。

目前，关于材料学的相关软件中，例如Vesta、Materials Studio等，对超晶胞的构建方法已相当的成熟，但是对于获取相关原子三维坐标，仍需要比较繁琐的软件操作及导出。发展一种便捷的获取相关原子三维坐标的方法，非常必要。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种超晶胞构建方法，可将任意七大晶系、任意空间群的物相原子分布情况用通过投影学及捷联惯导知识，对基本胞进行周期性扩展，从而构建出超晶胞。

本发明的目的之二在于提供一种超晶胞构建装置。

本发明的目的之三在于提供一种与上述构建方法相关的电子设备。

本发明的目的之四在于提供一种与上述构建方法相关的可读存储介质。

本申请可这样实现：

第一方面，本申请提供一种超晶胞构建方法，包括以下步骤：

输入原始晶胞内的原始原子数目N；

依次输入原始晶胞内各原始原子在原始晶体坐标系中的原始坐标对应转换成空间直角坐标系后的原子转换坐标；

输入原始晶胞的相关物相的晶格常数值以及轴角；

根据捷联惯导方式，构建出在x轴及xoy面同时与空间直角坐标系重合的晶体坐标系；

获取晶体坐标系中单位晶格常数在各自空间直角坐标系的投影；

输入晶胞扩展倍数；

根据投影与扩胞倍数的矩阵关系，得到扩展后的超晶胞。

在可选的实施方式中，捷联惯导方式中，两空间坐标系的单位向量投影转换关系如下：

其中，p_uv表示晶体坐标系中v轴上的单位向量对空间直角坐标系中u轴上的单位向量的投影大小，u＝x、y或z，v＝x、y或z，其中b为空间直角坐标系，a为晶体坐标系。

在可选的实施方式中，超晶胞内的原子的坐标(x_b,y_b,z_b)计算公式如下：