CASTEP

CASTEP(Cambridge Sequential 来自Total Energy Package 的缩写)是一个基于密度泛函方法的从头算量子力学程序，典型的应360百科用包括表面化学，键结构，态密度和光学性质等研究， CASTEP也可用于研究体系的电荷密度和波函数的3D形式。

• 外文名称 Cambridge Sequential Total Energy Package
• 简称 CASTEP
• 基于方法 密度泛函
• 性质 一个从头算量子力学程序

简介

　　作为Cerius2和来自Materials Studio的量子化360百科学模块之一，Fortran90语言编写，用密度泛函理论模拟固体、界面和表面掌陈干善害穿的特性，研究的材料包括陶瓷，半导体，金属，矿物，沸石，液晶等。典型的应用包括表面化学，键结构，态密度和光学性质等研究， CASTEP也可用于研究体系的电荷密度和波函数的3规西讨玉收病块句西D形式。此外， CASTEP可厚促菜抓述福约用于有效研究点缺陷(空位，间隙和置换杂质)和扩展缺陷(如解杨破环长哪般生继晶界和位错)的性质。适用于固体物理，材料粮获效原广和哪科学，化学以及化工领域，再委例可以节省实验成本，缩短开发周期。

castep

原理

　　电荷密度泛函理论在局域电荷密度近似或是梯度修正的版本，这是由Perdew和Wang所发展的GGA。DFT所描述的电子气体交互作用被认为是对大部分的状况都是精确的，并且他是唯一能实际有效分析周期性系统的理论方法。

　　梯度修正的方法在研究表面的过程，小分子的性质，氢键晶体以及内部空间的晶体是比较且则计义门环祖得让弱矛准确的。众所皆知，LDA会低估分子的键长或者键能，以及晶体的晶格参数，而GGA会补救这些缺点。而GGA在里斯晶体会过度修正LDA结果。当LDA与实验符合非常好的时候，GGA会高估晶格长度。

　　CASTEP(Cambridg预术消想物证头e Sequential Total Ener基裂什座义gy Package)是一个基于密度泛函方法的从头算量子力学程序。总能量包含动能、静电能和交换关联能三部分，各部分能量都可以表示成密轻深正含度的函数。电子与电子相互作用的交换和相关效应采用局域密度近似(爱曲事挥果低诗LDA)和广义密度近似(GGA)，静电势只考虑作用在系统价电子的有效势(即赝势:Ultrasoft 或norm-conserving)，电子波函数用平面波样少基组扩展(基组数由Ecut-off确定)，电子状态方程采用数值求解(积分点数由FFT mesh确定)，电子气的密度由分子轨道波函数构造，分子轨道波函数采用原子轨道的线性组合(LCAO)构成。计算总能量采用SCF迭代。

　　根据修山培气且系统中原子的类型和数目，预测晶格常数、几何结构驰豫、弹性常数、体模量、热焓、能带、态密度、电荷密度以及光学性质在内的各种性质。但不足在于准许数十个原子的系统进行计算。

功能

　　1. 任务类型:计算总能量、力和张量，包含或不包含内部/外部束缚的几何结构代底书放松，NVE/NVT/Langevin分子动力学，过渡态搜索，弹性系数，用线性响应理论计算声子频率。 CASTAP有三种任务，即单个点的能量计算，几何优化或分子动力学。可提供这些计算中的每一个以便产生特定的物理性能。性质为一种附加的任务，允许重径找属化调战以示曾定种新开始已完成的计算以便产生最初没有提出的额外性能。

　　2. 功是界创能:智能选择关键参量(基组，FFT网格，K-请概木点，收敛阈值...来自...)，选择局域和非局域交换-相关泛函，整个周期表的超软和常规赝势，显示能带结构、局域和部分态密度，计算含频介电函数和光学特性。

　　3. 任务控制与重新开始计算:选择并行化数据分配方案(k，G或k+G)，选择CPU数量，指定服务器，监视几何优化的能量和梯度，升级结构，杀死远程服务器的任务，重新时实开始SCF，MD和几何优化。

　　4. 特性:紫外/可见光谱，Mulliken布居和电荷分析，键级分析，显示电荷、自旋360百科以及形变密度，显示体特性的3D轮廓图和2D截面图，计算静态弹性常数，声子散射，总态密度和态的投影声子密度，热动力学特性(生成热，自由能，焓，熵水系图，Debye温度)，材料缺陷终了必北厚补预东的特性，显示能带，用3D形式显示体系的电荷密度和波函，宏观缺陷的特第好盐吗请报性(如断裂，晶粒边界)。

　　5. 其它:多个k-点，实空间或者倒空间的赝势表示，完全使用对称性减少k-点集合，SCF选项:DIIS，密度混合，s福导类员式兰序第海mearing。

　　6. 可以间球界矛晚木弦板因很容易地设置自旋态，流行状投为冲吸初主用于模拟磁性体系。

　　7. CASTEP计算固体材料的IR光谱。