态密度图分析

态密度图分析： 原则上讲，态密度可以作为能带结构的一个可视化结果。很多分析和能带的分析结果可以一一对应，很多术语也和能带分析相通。但是因为它更直观，因此在结果讨论中用得比能带分析更广泛一些。简要总结分析要点如下： 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。 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。 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。 4）对于自旋极化的体系，与能带分析类似，也应该将majority spin和minorityspin分别画出，若费米能级与majority的DOS相交而处于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（hybridizedpeak），这个概念直观地向我们展示了相邻原子之间的作用强弱。

能带宽度越宽就越不容易被激发也就是所谓的导电。导体、半导体、不导体直接的界限其实并不明确。一般金属的能带宽都很小，一般是零点几个电子伏以下就可以认为是导体。4.5个电子伏以上定为不导体。其实这个具体界限不用这么在意，因为真正使用材料的时候注意的是能带宽是几个电子伏，不会在意是金属还是半导体这个名词。所以提到这个界限的书籍也不是太多。

态密度表示单位能量范围内(E~E+ΔE)的电子数目,从态密度(DOS)图中可以得到很多信息,例如成键信息、价带宽度、导带宽度、每个轨道对于总的态密度的贡献等。态密度可以说是在第一性原理计算当中最为重要的概念之一,不论是对于光电催化材料、半导体材料、凝聚态物理,所有的分析都离不开 DOS。

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