如何得到 CrI3 monolayer 的结构

如何得到 CrI3 monolayer 的结构

先由结构优化过后的 CrI3 bulk 的 POSCAR 出发，切出单层 CrI3 结构。具体来说就是，先把 CONTCAR.cif 导入 MS 中

1. Build - Symmetry - Find Symmetry - Impose Symmetry 先把原胞改成惯用晶胞
2. Build - Surface - Cleave Surface 沿着 c 轴，也就是 (001) 方向切

3. View - Display Style - Ball and stick 设置成球棍模型显示，并且删除掉多余的两团原子

   
   

选中这些多余的原子，删除即可

4. Build - Crystals - Build Vacuum Slab Crystal

加完真空层，顶上多了3个原子

5. 从MS导出 .cif 文件，导入VESTA再导出 .vasp 文件即为 single layer CrI3 的 POSCAR 了，依旧选择 Fractional coordinates

CrI3 single layer POSCAR
1.0
        7.0037999153         0.0000000000         0.0000000000
       -3.5018999577         6.0654686497         0.0000000000
        0.0000000000         0.0000000000        23.1228008270
    I   Cr
    6    2
Direct
     0.666579995         0.973440005         0.135050002
     0.026559978         0.693149972         0.135050002
     0.306849977         0.333420014         0.135050002
     0.666750005         0.693230002         0.000000000
     0.306770021         0.973520035         0.000000000
     0.026480005         0.333250009         0.000000000
     0.000000000         0.000000000         0.067589996
     0.333330027         0.666670062         0.067469997

从这个POSCAR文件可以看出，这个二维结构在xy平面上是六角晶格。假设晶格常数 a=7，则第三行的基矢 a1=(a,0,0)，第四行的基矢 a2=(-a/2,sqrt(3)*a/2,0) 。

CrI3 single layer structure

验证自己切得到的单层 CrI3 结构是否正确，我对比了两篇论文中的配图。图 1 中的蓝色菱形线条框起来的就是二维原胞，绿色的原子表示的是 Cr，红色和蓝色的原子是 I，分别在上一层和下一层。

图1，图片来自 Zhang, Wei-Bing, et al.

这是另一篇文章中的二维结构展示，其中 a 是从 c 轴的方向看，b 是垂直于 z 轴的视角看

图2，图片来自 Huang, Bevin, et al.

以下是我从VESTA里得到的二维结构图，

沿 c 方向，对应图 2 中的 a 垂直于 c 方向，对应图 2 中的 b

可见，通过以上方法得到的二维结构，和论文中展示的 单层 CrI3 结构是一致的。可能晶格常数会有一些区别，不过这个对于 VASP 的后续计算来说，没有什么影响。

结构优化得到晶格常数

这是论文里提供的数据

来自 Zhang, Wei-Bing, et al.