Body centered cubic 的能帶模擬

老師您好:
首先我想模擬Blue Phase Liquid Crystal I(body centered cubic)的能帶,我已經有將一個晶格週期為1 micrometer的BPI unit cell導軸匯入模擬範圍,
我是用平面波的方式來模擬能帶,想找的能帶k向量為N-H-Gamma-P-N-Gamma,然後我發現在H-Gamma這條向量上只出現出現一條light line,
不確定是不是我在設定"optimization and sweep"時設定錯誤,跑出來也不是我要的結果,然後就是我的結果中好像包含不同偏振的結果請問要如何濾掉不必要的能帶?最後我想問我的script是從
BCC官網提供模擬能帶的script修改的,但在跑時好像會出現問題請問要如何解決?
這是我參考的論文BPI bandstructure.pdf (1.0 MB) ,其中我想模擬BPI的能帶image
以下是我模擬的附件BCC3D.lsf (1.3 KB) BPI BCC.fsp (1.9 MB)

你的脚本能工作吗? 我测试不工作的,你定义的维数不对,因为
resonance = getsweepresult(sweepname,“spectrum”);
fs_all= resonance.fs;是1000X20的矩阵
.
其次,你的FSP文件正确吗?这个是三角形的光子晶体,另外加LC,是因为LC是BCC吗?

为什么要用平面波做光源呢? 这样的话有些能带可能不能得到很好的激发,可能是你仅得到LightLine的主要原因.

如果是BCC,请确保FDTD位置正确.之后再参考BCC 例子测试看看.没有特殊原因,请使用偶极子,以便激发所有需要的能带.

老師您好:
因為我想模擬的藍相液晶(Blue phase I)是一個體心立方結構,我有BPI的unit cell裡的液晶導軸,晶格週期為1 micrometer,
我原先是想用官網BCC的例子把裡頭的介電質球,換成我想模擬的液晶導軸,然後把FDTD範圍改為與我晶格週期相同的
1 micrometer,不知道這個想法可不可行?

至於為什麼要用平面波?我往後想做在晶格方向Gamma-N也就是[110]方向利用平面波做左右圓偏振來比較能隙結果,我先前
的模擬有辦法用平面波做左右圓偏振來區分個別的能隙,但是是在[100]方向,但我不確定如果要看[110]方向上用平面波,
平面波入射方應該是要與X和Y軸個夾45度嗎?

非常感謝老師的回覆

首先,如之前所说,平面波很不能激发所有的波段,我建议先使用偶极子群.
只要你的液晶導軸是BCC结构,三个方向都是周期的就没有问题.但是你的仿真文件包含三角平面周期结构,它应该不是BCC吧?或者不是BCC的一部分吧?如果不是请删除它.

请先得到正常的能带结构(偶极子群激发),平面波激发的以后再讨论.我个人感觉实际上也没有必要,一般为某个晶格方向的能带已经计算出来了,何必再单独仿真呢?你只需要从结果中提取它就可以.

强烈建议采用普通的能带仿真方法.

感謝老師的回覆~
這是我用BCC bandstructure來改的檔案,我把BPI體心立方結構的液晶分子導軸匯入,更改了kx ky kz的倒晶格向量,但是在optimizations and sweep
裡掃描結果都是一條橫線,這應該是錯誤的結果,請問我有哪裡設定錯誤嗎?BCC3D.fsp (6.1 MB) BCC3D.lsf (1.3 KB)

我感觉主要的原因应该是你的Attribute问题。因为现在没法查看结构是否正确,的确很难查找原因。

我将Z方向设置维PML,用平面波计算其透射率反射率,结果如下:



看来在很短波长处有谐振(仿真时间不够),其它很宽的光谱内没有任何谐振,这个不太像BCC结构的结果。
BPI BCC-slab.fsp (1.9 MB)

建议你再检查原脚本看看。

老師您好:以下附件是我以square 3D的範例把裡面的substrate拿掉加入我的液晶導軸,我的液晶導軸為一個a=1 micrometer的體心立方結構,我想仿照我先前有附上的能帶結構,但是我目前的能帶結果顯示較雜亂! 但是看的出來有paper中的那幾條能帶與能隙,請問我該如何修正可以達到與paper相同的能帶圖?如果用tolerance有辦法濾掉較弱的雜訊,請問如何在script file中設置,因為新的sqare 3D範例好像沒有像之前可以在script file中修改,以下是我模擬的檔案BPI(BCC).fsp (6.1 MB) Square3D.lsf (1.3 KB)
paper結果:BPI bandstructure paper
我的模擬結果:
BPI
我的x軸掃描的向量是跟paper相同,只是我的名稱忘記改,我掃描的是N-H-Gamma-P-N-Gamma,每個k向量20個點

如果是BCC结构,应该以BCC的例子最为范本,否则有些设置可能不很正确,比如三角形的结构偶极子光源有些需要位相补偿。
另外,初步测试最好每个方向选10个点就可以,以提高仿真效率。

根据这个结果:


我猜测可能是某个地方的K不太正确,请参考这个例子:


再次修改一些设置。

其次,高能级出现较乱的能带也是正常的
image
我的建议是先修改扫描使得基带看起来比较正确。
如果怀疑某个混乱的能带是Fake,可以修改脚本中的Tolerance看看,或者修改偶极子个数,区域位置、以及分析组时间监视器个数和位置等,也有可能改善结果。

另外一个建议,能否写一个液晶導軸为正方形晶胞的例子然后与现有例子比较,这样你就有充分的自信了。

老師您好:
1.對於k掃描的問題,我記得之前有帖子說明過,我掃的布里淵區的對稱點,假設以BCC來說,要掃描N-H,那k範圍start部分就是設定N(0.5,0.5,0),stop部分就是H(0,0,1),我是依據BCC對稱點k vector得到的,N(pi/2,pi/2,0、H(0,0,2pi/2),不知道對不對?
2.您說的tolerance腳本是在bandstructure analysis group嗎?如果是,我發現網站的範例,在findresonances寫的並不完整,請問要如何修改
3.回答老師最後一行的建議,我目前輸入的就是正形晶胞

A1: 依据网上的例子基本说是对的N(0.5,0.5,0),stop部分就是H(0,0,1),(相对的K).但是要知道K是波矢量,N(pi/2,pi/2,0、H(0,0,2pi/2)这个就代表周期是1米的波矢量,显然不是吧?

A2: tolerance是传统计算谐振波长用的脚本里面才有,因为传统方法使用傅里叶变换.现在你的脚本使用的是FindResoance,没有这个量.所以也无法调整.

A3: 我想不太明白你到底仿真的是BCC还是Square? 如果是前者,我建议你直接才有网上例子的Model, 添加Attribute,修改周期即可;如果是Square, 它没有NH,只要Gamma-X-M.即使是3D Square, 也没有(0,0,1)这个点啊.
所以咱们先从最简单的开始,比如2Dsquare Lattice,先正常的2D,同挖空或者柱体;然后将结构改为相应的Attribute,看看结果是否类似.类似了再做复杂的.