CASTEP 是MS (materials studio) 下的一個基于密度泛函理論的第一性計算量子力學(xué)程序包，擁有簡潔的操作界面，可快捷實(shí)現(xiàn)模型搭建、參數(shù)設(shè)定和結(jié)果分析。該程序包基于密度泛函下的第一性原理可對金屬、半導(dǎo)體、陶瓷以及低維材料進(jìn)行計算。只需要知道材料的晶體結(jié)構(gòu)、原子種類以及原子數(shù)目就可以通過膺勢平面波方法求解體系能量，從而分析得出材料的性質(zhì)。它可以計算材料的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、電荷密度空間分布、光學(xué)性質(zhì)、聲子譜、聲子態(tài)密度、彈性常數(shù)等性質(zhì)，還能對過渡態(tài)進(jìn)行計算搜索。該程序的工作流程依次為建立模型、設(shè)置參數(shù)、優(yōu)化模型、計算性質(zhì)、分析性質(zhì)。本章節(jié)通過具體的案例對CASTEP 的操作進(jìn)行說明。學(xué)習(xí)內(nèi)容包括認(rèn)識CASTEP 界面、建立模型、參數(shù)的選取、具體晶體性質(zhì)的計算分析以及計算結(jié)果的提取。

本章節(jié)所涉及的操作均以MS8.0 版本為例，完整的計算過程如圖3.1 所示。

3.1 認(rèn)識界面

(1)打開MS 彈出以下界面，勾選" Creat a new proj ect" 后，點(diǎn)擊確定建立一個新的project，更改工作文件夾的保存路徑和名稱，如圖3.2 和圖3 .3所示。

(2) 打開MS 后，頁面分為5 部分，如圖3 .4所示，分別是菜單工具區(qū)、模型顯示區(qū)、Project 區(qū)、Properties 區(qū)、Jobs 區(qū)。其中， Project 區(qū)展現(xiàn)計算模型和計算結(jié)果， Properties區(qū)展現(xiàn)模型信息， Jobs 區(qū)展現(xiàn)計算狀態(tài)。

3.2 認(rèn)識菜單欄和工具欄

3.2.1 菜單欄

菜單欄中File 選項下的操作如圖3.5 所示。

Edit 欄中常用操作如圖3.6 所示。

View 中包含8 個部分，用途如圖3.7 所示。

Modify 中的常用功能如圖3.8 所示。

Build 欄用于搭建模型，其使用范圍如圖3.9 所示。

菜單欄中的Tools 選項常用操作如圖3.10 所示。

Modules 選項中包含MS 軟件的所有計算模塊，如圖3.11 所示。

Window j在項用于調(diào)節(jié)工作窗口顯示方式，各操作如圖3.12 所示。

Help 選項可鏈接MS 操作案例教程，如圖3 .1 3 所示。

3.2.2 工具欄

Standard 用于建立、保存工作窗口等相關(guān)操作，快捷方式如圖3.14 所示。

Project 可用于打開和保存己有的計算內(nèi)容，如圖3.15 所示。

Rock & Roll 用于操作模型的滾動，如圖3 .1 6 所示。

3D Movement 欄用于調(diào)整吸附分子或原子的位置以及朝向，操作時必須選中所吸附的物質(zhì)，如圖3.18 所示。

晶胞對稱性的設(shè)置可在Symme町下進(jìn)行設(shè)置，具體操作如圖3.19 所示。

添加原子和設(shè)置化學(xué)鍵可通過Atoms & Bonds 完成，如圖3.20 所示。

Sketch 可用于于動畫分子和晶體模型，各功能選項如圖3.21 所示。

Volume Visualization (用于電荷密度圖)在繪制電荷密度圖過程中所需要用到的操作如圖3.22 所示。

所有工具欄中的功能鍵均可在菜單欄"View" 中選擇"Toolbars" 進(jìn)行設(shè)置。

CASTEP 是軟件MS 中的一個模塊，可通過單擊"Modules" 找到，位置和標(biāo)壩、如圖3.23 所示。