我们将和大家分享如何在晶格匹配度较低或单胞矢量方向不一致的情况下构建异质结。

操作步骤

(1) 晶格匹配度较低的异质结；

在晶格匹配度较低的情况下，首先考虑寻找晶格参数相对的最小公倍数（a和b，一般不考虑c），分别对两种材料的a、b方向进行扩胞。

以BN(111)/graphite 异质结为例。两种结构均可直接从Materials Studio软件的晶体库中导入。

然后在Properties工作栏下的Filter下拉菜单中选择Lattice 3D分别查看BN(111)和graphite的晶胞参数。

可以观察到，BN(111)和graphite的晶格矢量方向一致，但晶胞参数的失配率高达50 %，因此不能直接构建异质结。BN(111)和graphite的晶胞参数的公倍数约为5，所以将石墨烯的单胞扩大两倍。

点击工具栏中的Build/Symmetry/Supercell，进行扩胞操作。在弹出的Supercell对话框中，在A和B中分别输入2即可。观察扩胞之后石墨烯的晶胞参数，两种材料的失配率为3.7%，可以构建异质结。

在工具栏中选择Build，点击Build Layers。在弹出的Build Layers对话框中，分别在Layer 1和Layer 2的下拉框中选择BN(111)和扩胞后graphite结构，构建为surface。

与之前的操作有点不同是生成的晶格矢量匹配到BN的晶格矢量。因为一般对于表面负载石墨烯的体系来说，表面单层的石墨烯不会影响体相的晶格。点击Build。

构建完成后，和之前操作相同给体系加真空层。之后对两种材料间的距离以及相对位置进行调节。选中graphite层，通过工具栏中的Movement和Move to进行平移和旋转，调整结构。

(2) 单胞矢量方向不一致；

如果对于形成异质结的两种材料的单胞矢量方向不一致，在建模过程中就需要改变晶格矢量，我们根据文献构建 g-C3N4/TiO2异质结（Physical Chemistry Chemical Physics, 2016, 18: 31175-31183.），两者的晶胞参数如下，两种材料的单胞矢量方向不同，我们需要改变晶胞的形状和方向，以此来达到两者晶格矢量的匹配度。

根据文献，切TiO2的（100）面（因为本教程主要讲解构建异质结，因此切面的参数设置为默认值）。然后改变晶格矢量，在工具栏中点击Build，选择Symmetry/Redefine Lattice。在弹出的对话框中，将U改为2 0，V改为2 1，点击Redefine。

同样，将g-C3N4的A、B、C分别改为如下的值，点击Redefine。

然后根据之前同样的操作进行Build Layers。

如果是想将斜方晶格转换为正交晶格，以石墨烯为例。将A、B、C分别改为如下的值。则石墨烯将转换为正交晶格。