VESTA表面结构建模

接触第一性计算的时间挺长，但是自己动手算的东西还很少。用mac又不想折腾虚拟机，Materials Studio没法用，所以就把VESTA用起来。

用VESTA建立普通的晶格结构只要知道对称性和原子坐标还是很容易的，但最头疼的是建立表面或者supercell一类要改变原有对称性的体系。

关于VESTA怎么画表面结构，有个很好的网文，“How to Prepare an Input File for Surface Calculations” by Emre S. Tasci。下面讲的基本是按这篇文章的思路，并加入了一些自己的经验。

首先是建立一个普通的晶体结构，我采用的是KTaO3，跟我自己最近的工作有关：）

接下来是怎么变晶格的问题，需要在Unit cell>Symmetry>Setting>Option中修改Transformation matrix。对于一般的如(100)表面体系很好处理，仅需要建立一个垂直于表面的supercell。把矩阵里的那三个“1”改改位置，变成想要的层数n就完了。但是处理(111)表面需要旋转，这时候怎么写Transformation matrix就很关键了。

我一开始想的很简单，就是旋转嘛，写个旋转的矩阵就完了。操作起来并不方便，因为三维的时候想得到(111)的旋转操作不是唯一的，还需要稍微算算矩阵。更重要的是结果还不对，原子总是变多或者变少。

后来看了我最开始提到的网文才意识到，变换矩阵是可以根据原来的a,b,c直接写出来的，不怎么需要算。并且这样的结果还保证了合理的晶格形状，结果也才能正确。那么接下来说说我是怎么找的。

其实问题的关键就是要找到变换之后的晶格的矢量，当我准备找(111)面的时候，最简单的一个变换后的矢量是

这个不用怎么解释。接下来是另外两个矢量。熟悉晶格结构的不用花时间画，不过我不熟悉……。首先是改变boundary(Objects>Boundary)。然后选点建立一个(111)截面(Edit>Lattice Planes)转动去点截面以上的点，我们可以看到露出来的K terminated(111)面。于是另外两个矢量就明显了

最后，Remove symmetry，把a’,b’,c’矢量竖着填入Transformation matrix就好了（具体可以看下边的补充）确认matrix的时候会遇到三个warning，我都选了yes看看我们的结果，和之前的(111)界面是不是一样。

补充：我再总结一下上面的过程和问题。总体的步骤是：

关于2和4，最主要是要熟悉寻找的技巧。另外，不要被Manual里边的描述搞晕了，其实你只要想明白通常一开始a，b，c就是（1,0,0），（0,1,0）和（0,0,1），三个矢量也就是个单位矩阵，跟没有一样，所以a’,b’,c’就是你填进去的数字。（我始终不明白很多时候为了严谨性，丢掉了实用性，真的好么？）

关于3，我不知道为什么，但是如果不去掉对称性总是会缺原子，并且即使在Structure parameters里边有的原子也显示不出来。这个求高人指点。