Electronic Structure, Properties, and Phase Stability of Inorganic Crystals: A Pseudopotential Plane-Wave Study

International Journal of Quantum Chemistry

Volumn 77, Issue 5, 2000, Pages 895-910

  Milman, V ^a   Winkler, B ^b   White, J A ^a   Pickard, C J ^c   Payne, M C ^c   Akhmatskaya, E V ^d   Nobes, R H ^d  

^a MSI   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF KIEL   (Germany)

^c UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^d Stockley Pk U   (United Kingdom)

Author keywords

CASTEP; Density functional theory; Plane wave basis set; Pseudopotential

Indexed keywords

EID: 0347252670     PISSN: 00207608     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/(SICI)1097-461X(2000)77:5<895::AID-QUA10>3.0.CO;2-C     Document Type: Article

References (159)

1. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys Rev B 1964, 136, 864.
2. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys Rev A 1965, 140, 1133.
3. von Earth, U.; Hedin, L. J Phys C 1972, 5, 1629.
4. Gunnarsson, O.; Lunqvist, B. I.; Lunqvist, S. Solid State Commun 1972, 11, 149.
5. Perdew, J. P. Phys Rev B 1986, 33, 8822.
6. Becke, A. D. Phys Rev A 1988, 38, 3098.
7. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allen, D. C.; Arias, T. A.; Joannopolous, J. D. Rev Mod Phys 1992, 64, 1045.
8. Car, R.; Parrinello, M. Phys Rev Lett 1985, 55, 2471.
9. Gillan, M. J. J Phys 1989, 1, 689.
10. Rappe, A. K.; Rabe, K.; Kaxiras, E.; Joannopolous, J. D. Phys Rev B 1990, 41, 1227.
11. Lin, J. S.; Qteish, A.; Payne, M. C.; Heine, V. Phys Rev B 1993, 47, 4174.
12. Kleinman, L.; Bylander, D.M. Phys Rev Lett 1982, 48, 1425.
13. King-Smith, R. D.; Payne, M. C.; Lin, J. S. Phys Rev B 1991, 44, 13063.
14. Fischer, T. H.; Almlöf, J. J Phys Chem 1992, 96, 9768.
15. CASTEP Program. Molecular Simulations, Inc., San Diego, CA.
16. Stich, I.; Payne, M. C.; King-Smith, R. D.; Lin, J. S.; Clarke, L. J. Phys Rev Lett 1992, 68, 1351.
17. Stich, I.; Terakura, K.; Larson, B. E. Phys Rev Lett 1995, 74, 4491.
18. de Vita, A.; Stich, I.; Gillan, M. J.; Payne, M. C.; Clarke, L. J. Phys Rev Lett 1993, 71, 1276.
19. White, J. A.; Bird, D. M.; Stich, I.; Payne, M. C. Phys Rev Lett 1994, 73, 1404.
20. Gundersen, K.; Jacobsen, K. W.; Norskov, J. K.; Hammer, B. Surf Sci 1994, 304, 131.
21. White, J. A.; Bird, D. M.; Payne, M. C. Phys Rev B 1996, 53, 1667.
22. Gravil, P. A.; Bird, D. M. Surf Sci 1997, 377, 555.
23. Lindan, P. J. D.; Harrison, N. M.; Holender, J. M.; Gillan, M. J. Chem Phys Lett 1996, 261, 246.
24. Liu, F.; Mostoller, M.; Milman, V.; Chisholm, M. F.; Kaplan, T. Phys Rev B 1995, 51, 17192.
25. Kaplan, T.; Mostoller, M.; Chisholm, M. F. Phys Rev B 1998, 58, 12865.
26. Valladares, A.; White, J. A.; Sutton, A. P. Phys Rev Lett 1998, 81, 4903.
27. Perez, R.; Payne, M. C.; Stich, I.; Terakura, K. Phys Rev Lett 1997, 78, 678.
28. Bass, J. M.; Matthai, C. C. Phys Rev B 1997, 55, 13032.
29. Jarvis, M. R.; Perez, R.; van Bouwelen, F. M.; Payne, M. C. Phys Rev Lett 1998, 80, 3428.
30. Dawson, T.; Bristowe, P. D.; Lee, M. H.; Payne, M. C.; Segall, M. D.; White, J. A. Phys Rev B 1996, 54, 13723.
31. Maiti, A.; Chisholm, M. F.; Pennycook, S. J.; Pantelides, S. T. Phys Rev Lett 1996, 77, 1306.
32. Thomson, D. I.; Heine, V.; Finnis, M. W.; Marzari, N. Philos Mag Lett 1497, 76, 281.
33. Chisholm, M. F.; Maiti, A.; Pennycook, S. J.; Pantelides, S. T. Phys Rev Lett 1998, 81, 132.
34. Yan, Y.; Chisholm, M. F.; Duscher, G.; Maiti, A.; Pennycook, S. J.; Pantelides, S. T. Phys Rev Lett 1998, 81, 3675.
35. Molteni, C.; Francis, G. P.; Payne, M. C.; Heine, V. Phys Rev Lett 1996, 76, 1284.
36. Molteni, C.; Marzari, N.; Payne, M. C.; Heine, V. Phys Rev Lett 1997, 79, 869.
37. Pasteur, A. T.; Dixon-Warren, S. J.; Ge, Q.; King, D. A. J Chem Phys 1997, 106, 8896.
38. Hu, P.; King, D. A.; Crampin, S.; Lee, M. H.; Payne, M. C. J Chem Phys 1997, 107, 8103.
39. Szymanski, M. A.; Gillan, M. J. Surf Sci 1996, 367, 135.
40. Kantorovich, L. N.; Gillan, M. J. Surf Sci 1997, 376, 169.
41. Sandre, E.; Payne, M. C.; Gale, J. D. Chem Comm 1998, 22, 2445.
42. Stich, I.; Gale, J. D.; Terakura, K.; Payne, M. C. Chem Phys Lett 1998, 283, 402.
43. Andrews, S. B.; Burton, N. A.; Hiller, I. H.; Holender, J. M.; Gillan, M. J. Chem Phys Lett 1996, 261, 521.
44. Milman, V.; Lee, M. H. J Phys Chem 1996, 100, 6093.
45. Clark, S. J.; Ackland, G. J.; Grain, J. Europhys Lett 1998, 44, 578.
46. Clark, S. J.; Adam, C. J.; Cleaver, D. J.; Crain, J. Liquid Crystals 1997, 22, 477.
47. Segall, M. D.; Payne, M. C.; Boyes, R. N. Mol Phys 1998, 93, 365.
48. Segall, M. D.; Payne, M. C.; Ellis, S. W.; Tucker, G. T.; Boyes, R. N. Phys Rev E 1998, 57, 4618.
49. Clark, S. J.; Adam, C. J.; Hsueh, H. C.; Pu, F. N.; Crain, J. Mol Cryst Liquid Cryst 1997, 302, 433.
50. Wu, C. Q.; Fu, R. T.; Li, Z. Q.; Kawazoe, Y. J Phys 1997, 9, L351.
51. Gygi, F. Phys Rev B 1993, 48, 11692.
52. Hamann, D. R. Phys Rev B 1995, 51, 7337.
53. Gygi, F.; Galli, G. Phys Rev B 1995, 52, 2229.
54. Modine, N. A.; Zumbach, G.; Kaxiras, E. Phys Rev B 1997, 55, 10, 289.
55. Clarke, L. J.; Stich, I.; Payne, M. C. Comp Phys Commun 1992, 72, 14.
56. Pöykkö, S.; Puska, M. J.; Nieminen, R. M. Phys Rev B 1998, 57, 12, 174.
57. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys Rev B 1996, 54, 11, 169.
58. Vanderbilt, D. Phys Rev B 1990, 41, 7892.
59. Kresse, G.; Joubert, D. Phys Rev B 1999, 59, 1758.
60. Blöchl, P. E. Phys Rev B 1994, 50, 17, 593.
61. Louie, S. G.; Froyen, S.; Cohen, M. L. Phys Rev B 1982, 26, 1738.
62. Pulay, P. Chem Phys Lett 1980, 73, 393.
63. Hahn, T., Ed. International Tables for Crystallography; Kluwer Academic: Dordrecht. 1989.
64. Lide, D. R., Ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73rd ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1993.
65. Sawada, H. Mater Res Bull 1994, 29, 127.
66. Zachariasen, W. H. Acta Crystallogr 1949, 2, 388.
67. Henshaw, D. G. Phys Rev 1953, 111, 1470.
68. Schifer, D.; Barrett, C. S. J Appl Crystallogr 1969, 2, 30.
69. Doerrscheidt, W.; Niess, N.; Schaefer, H. Z Naturforsch B 1976, 31, 890.
70. Hyde, B. G.; Andersson, S. Inorganic Crystal Structures; Wiley: New York, 1989.
71. Evers, J.; Oehlinger, G.; Sendlinger, B.; Weiss, A.; Schmidt, M.; Schramel, P. J Alloys Compounds 1992, 182, 175.
72. Downs, J. W.; Ross, F. K.; Gibbs, G. V. Acta Crystallogr Sect B 1985, 41, 425.
73. Zav'yalova, A. A.; Imamov, R. M. Zh Strukt Khim 1972, 13, 869.
74. Ott, H. Phys Z 1923, 24, 209.
75. Huang, Q.; Chmaissem, O.; Caponi, J. J.; Chaillout, C.; Marezio, M.; Tholence, J. L.; Santoro, A. Physica C 1994, 227, 1.
76. Zachariasen, W. H. Acta Crystallogr 1949, 2, 291.
77. Wolcyrz, M.; Kepinski, L. J Solid State Chem 1992, 99, 409.
78. Bertaut, F.; Blum, P. C R Hebd Seances Acad Sci 1950, 231, 626.
79. Jauch, W.; Schultz, A. J.; Heger, G. J Appl Crystallogr 1987, 20, 117.
80. Ghandehari, K.; Lao, H.; Ruoff, A. L.; Trail, S. S.; DiSalvo, F. J. Phys Rev Lett 1995, 74, 2264.
81. Restori, R.; Schawrzenbach, D. Acta Crystallogr Sect B 1986, 42, 201.
82. Batchelder, D. N.; Simmons, R. O. J Chem Phys 1964, 41, 2324.
83. Eitel, M.; Greedan, J. E. J Less-Common Met 1986, 116, 95.
84. Atoji, M. J Chem Phys 1961, 35, 1950.
85. Andersson, S. Acta Chem Scand 1969, 23, 687.
86. Tabata, H.; Hirano, T. J Jpn Inst Met 1988, 52, 1154.
87. Kubaschewski, O.; Hopkins, B. E. J Less-Common Met 1960, 2, 172.
88. Dabos, S.; Dufour, C.; Benedict, U.; Spirlet, J. C.; Pages, M. Physica 1986, 144, 79.
89. Finkel, V. A.; Palatnik, M. I.; Kovtun, G. P. Phys Met Metall 1971, 32, 231.
90. Kjekshus, A.; Rakke, T.; Andresen, A. F. Acta Chem Scand A 1977, 31, 253.
91. Goeransson, K.; Engstroem, I.; Nolaeng, B. J Alloys Comp 1995, 219, 107.
92. Prokin, E. S.; Ershova, Z. W.; Chebotarev, N. T.; Ermolajev, E. E. Izv Akad Nauk SSSR, Neorg Mater 1975, 11, 1230.
93. Ahtee, M. Ann Acad Sci Fenn Ser A6 Phys 1969, 313, 1.
94. Kjekshus, A.; Rakke, T.; Andresen, A. F. Acta Chem Scand A 1978, 32, 209.
95. Compton, V. B.; Matthias, B. T. Acta Crystallogr 1962, 15, 94.
96. Lager, G. A.; Jorgensen, J. D.; Rotella, F. J. J Appl Phys 1982, 53, 6751.
97. Guittard, M.; Benacerraf, A. C R Hebd Seances Acad Sci 1959, 248, 2589.
98. Lee, J. A.; Raynor, G. V. Nature 1954, 174, 1011.
99. Seki, H.; Ishizawa, N.; Mizutani, N.; Kato, M. J Ceram Soc Jpn 1984, 92, 219.
100. Steeb, S.; Renner, J. Metall 1967, 21, 93.
101. Edwards, A. J.; Jones, G. R.; Sills, R. J. C. J Chem Soc A 1970, 2521.
102. Gerward, L.; Olsen, J. S.; Benedict, U.; Itie, J.-P.; Spirlet, J. C. J Appl Crystallogr 1985, 18, 339.
103. Whitfield, H. J.; Roman, D.; Palmer, A. R. J Inorg Nucl Chem 1966, 28, 2817.
104. Burdett, J. K.; Hughbanks, T.; Miller, G. J.; Richardson, J. W.; Smith, J. V. J Am Chem Soc 1987, 109, 3639.
105. Kruse, F. H.; Asprey, L. B.; Morosin, B. Acta Crystallogr 1962, 14, 541.
106. Meyer, G. Naturwissenschaften 1978, 65, 258.
107. Rundle, R. E.; Baenziger, N. C.; Wilson, A. S.; McDonald, R. A. J Am Chem Soc 1948, 70, 99.
108. Kubel, F.; Flack, H. D.; Yvon, K. Phys Rev B 1987, 36, 1415.
109. Cheetham, A. K.; Norman, N. Acta Chem Scand A 1974, 28, 55.
110. Recio, J. M.; Blanco, M. A.; Luana, V.; Pandey, R.; Gerward, L.; Olsen, J. S. Phys Rev B 1998, 58, 8949.
111. D'Arco, P.; Fava, F. F.; Dovesi, R.; Saunders, V. R. J Phys 1996, 8, 8815.
112. Karki, B. B.; Crain, J. J Geophys Res 1998, 103, 12, 405.
113. Karki, B. B.; Grain, J. Geophys Res Lett 1998, 25, 2741.
114. Karki, B. B.; Stixrude, L.; Clark, S. J.; Warren, M. C.; Ackland, G. J.; Crain, J. Am Mineral 1997, 82, 635.
115. Brodholt, J.; Patel, A.; Refson, K. Am Mineral 1996, 81, 257.
116. Karki, B. B.; Warren, M. C.; Stixrude, L.; Ackland, G. J.; Crain, J. Phys Rev B 1997, 55, 3465.
117. Qteish, A. Phys Rev B 1995, 52, 14, 497.
118. Milman, V.; Lee, M. H.; Payne, M. C. Phys Rev B 1994, 49, 16, 300.
119. Qteish, A.; Shawagfeh, N. Solid State Commun 1998, 108, 11.
120. Ogut, S.; Rabe, K. M. Phys Rev B 1994, 50, 2075.
121. Hsueh, H. C.; Crain, J. Phys Status Solidi B 1999, 211, 365.
122. Pugh, S. K.; Dugdale, D. J.; Brand, S.; Abram, R. A. Semicond Sci Technol 1999, 14, 23.
123. Kelsey, A. A.; Ackland, G. J.; Clark, S. J. Phys Rev B 1998, 57, 2029.
124. Akhmatskaya, E. V.; Nobes, R. H.; Milman, V.; Winkler, B. Z Kristallogr 1999, 214, 808.
125. Geiger, C. A. An Investigation of the Microscopic Structural and the Macroscopic Physicochemical Properties of Aluminosilicate Garnets and Their Relationships. Habilitationschrift, Kiel University, 1996.
126. Mermin, D. Phys Rev A 1965, 137, 1441.
127. Wentzcovich, R. M.; Martins, J. L.; Allen, P. B. Phys Rev B 1992, 45, 11, 372.
128. Soviza, I.; Martins, J. L. Phys Rev B 1997, 55, 8733.
129. Ackland, G. J.; Warren, M. C.; Clark, S. J. J Phys: Condens Matter 1997, 9, 7861.
130. Warren, M. C.; Ackland, G. J. Phys Chem Miner 1996, 23, 107.
131. Parlinski, K.; Li, Z. Q.; Kawazoe, Y. Phys Rev Lett 1997, 78, 4063.
132. Baroni, S.; Giannozzi, P.; Testa, A. Phys Rev Lett 1987, 58, 1861.
133. Gonze, X.; Allan, D. C.; Teter, M. P. Phys Rev Lett 1992, 68, 3603.
134. Rabe, K. M.; Waghmare, U. V. J Phys Chem Solids 1996, 57, 1397.
135. Waghmare, U. V.; Rabe, K. M. Ferroelectric 1997, 194, 135.
136. Cockayne, E.; Rabe, K. M. Phys Rev B 1997, 56, 7947.
137. Warren, M. C.; Ackland, G. J.; Karki, B. B.; Clark, S. J. Mineral Mag 1998, 62, 585.
138. Qteish, A.; AbuJafar, M.; Nazzal, A. J Phys 1998, 10, 5069.
139. Karki, B. B.; Crain, J. J Geophys Res 1998, 103, 12, 405.
140. Allan, D. R.; Kelsey, A. A.; Clark, S. J.; Angel, R. J.; Ackland, G. J. Phys Rev B 1998, 57, 5106.
141. Milman, V. In Properties of Complex Inorganic Solids; Plenum: New York, 1997; p. 19.
142. Ogut, S.; Rabe, K. M. Phys Rev B 1995, 51, 10, 443.
143. Grain, J.; Ackland, G. J.; Clark, S. J. Rep Progr Phys 1995, 58, 705.
144. Scandolo, S.; Bernasconi, M.; Chiarotti, G.; Focher, P.; Tosatti, E. Phys Rev Lett 1995, 74, 4015.
145. Sliwko, V. L.; Mohn, P.; Schwarz, K. H.; Blaha, P. J Phys 1996, 8, 799.
146. Winkler, B.; Milman, V. J Phys 1997, 9, 9811.
147. Winkler, B.; Milman, V.; Lee, M. H. J Chem Phys 1998, 108, 5506.
148. Griewatsch, C.; Winkler, B.; Milman, V.; Pickard, C. J. Phys Rev B 1998, 57, 4321.
149. Charlier, J. C.; de Vita, A.; Blase, X.; Car, R. Science 1997, 275, 646.
150. de Heer, W. A.; Ugarte, D. Chem Phys Lett 1993, 207, 480.
151. Winkler, B.; Milman, V. Chem Phys Lett 1998, 293, 284.
152. Winkler, B.; Pickard, C. I.; Milman, V.; Klee, W. E.; Thimm, G. Chem Phys Lett 1999, 312, 536.
153. Bader, M.; Klee, W. E.; Thimm, G. Z Kristallogr 1997, 212, 553.
154. Mackay, A. L.; Terrones, H. Nature 1991, 352, 762.
155. Verwer, P.; Leusen, F. J. J. In Reviews in Computational Chemistry; Wiley: New York, 1998; Vol. 12, p. 325.
156. Chall, M.; Winkler, B.; Milman, V. J Phys 1996, 8, 9049.
157. Meijer, K. J.; Sprik, M. J Chem Phys 1996, 105, 8684.
158. Ikeda, T.; Sprik, M.; Terakura, K.; Parrinello, M. Phys Rev Lett 1998, 81, 4416.
159. Baur, W. H. Phys Chem Mineral 1977, 2, 3.