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index cba8c56..243d262 100644 (file)
@@ -421,7 +421,7 @@ for the exchange-correlation energy, where $\epsilon_{\text{xc}}(\vec{r};[n(\til
 Expressing $n(\tilde{\vec{r}})$ in a Taylor series, $\epsilon_{\text{xc}}$ can be thought of as a function of coefficients, which correspond to the respective terms of the expansion.
 Neglecting all terms of order $\mathcal{O}(\nabla n(\vec{r}))$ results in the functional equal to LDA, which requires the function of variable $n$.
 Including the next element of the Taylor series introduces the gradient correction to the functional, which requires the function of variables $n$ and $|\nabla n|$.
 Expressing $n(\tilde{\vec{r}})$ in a Taylor series, $\epsilon_{\text{xc}}$ can be thought of as a function of coefficients, which correspond to the respective terms of the expansion.
 Neglecting all terms of order $\mathcal{O}(\nabla n(\vec{r}))$ results in the functional equal to LDA, which requires the function of variable $n$.
 Including the next element of the Taylor series introduces the gradient correction to the functional, which requires the function of variables $n$ and $|\nabla n|$.
-This is called the generalized gradient approximation (GGA), which expresses the exchange-correlation energy density as a function of the local density and the local gradient of the density
+This is called the generalized-gradient approximation (GGA), which expresses the exchange-correlation energy density as a function of the local density and the local gradient of the density
 \begin{equation}
 E^{\text{GGA}}_{\text{xc}}[n(\vec{r})]=\int\epsilon_{\text{xc}}(n(\vec{r}),|\nabla n(\vec{r})|)n(\vec{r}) d\vec{r}
 \text{ .}
 \begin{equation}
 E^{\text{GGA}}_{\text{xc}}[n(\vec{r})]=\int\epsilon_{\text{xc}}(n(\vec{r}),|\nabla n(\vec{r})|)n(\vec{r}) d\vec{r}
 \text{ .}
@@ -532,6 +532,7 @@ Using PPs the rapid oscillations of the wave functions near the core of the atom
 More importantly, less accuracy is required compared to all-electron calculations to determine energy differences among ionic configurations, which almost totally appear in the energy of the valence electrons that are typically a factor $10^3$ smaller than the energy of the core electrons.
 
 \subsection{Brillouin zone sampling}
 More importantly, less accuracy is required compared to all-electron calculations to determine energy differences among ionic configurations, which almost totally appear in the energy of the valence electrons that are typically a factor $10^3$ smaller than the energy of the core electrons.
 
 \subsection{Brillouin zone sampling}
+\label{subsection:basics:bzs}
 
 Following Bloch's theorem only a finite number of electronic wave functions need to be calculated for a periodic system.
 However, to calculate quantities like the total energy or charge density, these have to be evaluated in a sum over an infinite number of $\vec{k}$ points.
 
 Following Bloch's theorem only a finite number of electronic wave functions need to be calculated for a periodic system.
 However, to calculate quantities like the total energy or charge density, these have to be evaluated in a sum over an infinite number of $\vec{k}$ points.
@@ -599,6 +600,22 @@ E_{\text{f}}=\left(E_{\text{coh}}^{\text{defect}}
 where $N$ and $E_{\text{coh}}^{\text{defect}}$ are the number of atoms and the cohesive energy per atom in the defect configuration and $E_{\text{coh}}^{\text{defect-free}}$ is the cohesive energy per atom of the defect-free structure.
 Clearly, for a single atom species equation \eqref{eq:basics:ef2} is equivalent to equation \eqref{eq:basics:ef1} since $NE_{\text{coh}}^{\text{defect}}$ is equal to the total energy of the defect structure and $NE_{\text{coh}}^{\text{defect-free}}$ corresponds to $N\mu$, provided the structure is fully relaxed at zero temperature.
 
 where $N$ and $E_{\text{coh}}^{\text{defect}}$ are the number of atoms and the cohesive energy per atom in the defect configuration and $E_{\text{coh}}^{\text{defect-free}}$ is the cohesive energy per atom of the defect-free structure.
 Clearly, for a single atom species equation \eqref{eq:basics:ef2} is equivalent to equation \eqref{eq:basics:ef1} since $NE_{\text{coh}}^{\text{defect}}$ is equal to the total energy of the defect structure and $NE_{\text{coh}}^{\text{defect-free}}$ corresponds to $N\mu$, provided the structure is fully relaxed at zero temperature.
 
+However, there is hardly ever only one defect in a crystal, not even only one kind of defect.
+Again, energetic considerations can be used to investigate the existing interaction of two defects.
+The binding energy $E_{\text{b}}$ of a defect pair is given by the difference of the formation energy of the defect combination $E_{\text{f}}^{\text{comb}} $ and the sum of the two separated defect configurations $E_{\text{f}}^{1^{\text{st}}}$ and $E_{\text{f}}^{2^{\text{nd}}}$.
+This can be expressed by
+\begin{equation}
+E_{\text{b}}=
+E_{\text{f}}^{\text{comb}}-
+E_{\text{f}}^{1^{\text{st}}}-
+E_{\text{f}}^{2^{\text{nd}}}
+\label{eq:basics:e_bind}
+\end{equation}
+where the formation energies $E_{\text{f}}^{\text{comb}}$, $E_{\text{f}}^{1^{\text{st}}}$ and $E_{\text{f}}^{2^{\text{nd}}}$ are determined as discussed above.
+Accordingly, energetically favorable configurations result in binding energies below zero while unfavorable configurations show positive values for the binding energy.
+The interaction strength, i.e. the absolute value of the binding energy, approaches zero for increasingly non-interacting isolated defects.
+Thus, $E_{\text{b}}$ indeed can be best thought of a binding energy, which is required to bring the defects to infinite separation.
+
 The methods presented in the last two chapters can be used to investigate defect structures and energetics.
 Therefore, a supercell containing the perfect crystal is generated in an initial process.
 If not by construction, the system should be fully relaxed.
 The methods presented in the last two chapters can be used to investigate defect structures and energetics.
 Therefore, a supercell containing the perfect crystal is generated in an initial process.
 If not by construction, the system should be fully relaxed.
@@ -631,10 +648,8 @@ The path exhibiting the minimal energy difference determines the diffusion path
 
 \begin{figure}[t]
 \begin{center}
 
 \begin{figure}[t]
 \begin{center}
-\subfigure[]{\label{fig:basics:crto}
-\includegraphics[width=0.5\textwidth]{crt_orig.eps}}
-\subfigure[]{\label{fig:basics:crtm}
-\includegraphics[width=0.5\textwidth]{crt_mod.eps}}
+\subfigure[]{\label{fig:basics:crto}\includegraphics[width=0.45\textwidth]{crt_orig.eps}}
+\subfigure[]{\label{fig:basics:crtm}\includegraphics[width=0.45\textwidth]{crt_mod.eps}}
 \end{center}
 \caption{Schematic of the constrained relaxation technique (a) and of a modified version (b) used to obtain migration pathways and corresponding configurational energies.}
 \label{fig:basics:crt}
 \end{center}
 \caption{Schematic of the constrained relaxation technique (a) and of a modified version (b) used to obtain migration pathways and corresponding configurational energies.}
 \label{fig:basics:crt}
@@ -655,10 +670,9 @@ In the modified version respective energies could be higher than the real ones d
 
 Structures of maximum configurational energy do not necessarily constitute saddle point configurations, i .e. the method does not guarantee to find the true minimum energy path.
 Whether a saddle point configuration and, thus, the minimum energy path is obtained by the CRT method, needs to be verified by caculating the respective vibrational modes.
 
 Structures of maximum configurational energy do not necessarily constitute saddle point configurations, i .e. the method does not guarantee to find the true minimum energy path.
 Whether a saddle point configuration and, thus, the minimum energy path is obtained by the CRT method, needs to be verified by caculating the respective vibrational modes.
-
 Modifications used to add the CRT feature to the VASP code and a short instruction on how to use it can be found in appendix \ref{app:patch_vasp}.
 Modifications used to add the CRT feature to the VASP code and a short instruction on how to use it can be found in appendix \ref{app:patch_vasp}.
-Due to these constraints obtained activation energies can effectively be higher.
 
 % todo
 % advantages of pw basis with respect to hellmann feynman forces / pulay forces
 
 % todo
 % advantages of pw basis with respect to hellmann feynman forces / pulay forces
+% crt sketch needs increased text