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如何使用vaspkit功能计算电子定域化函数(ELF)

12小时前
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石墨烯为例

第一步:结构优化

首先,我们需要一个弛豫后的稳定结构作为计算ELF的起点。

准备POSCAR:创建一个包含石墨烯原胞或超胞的POSCAR文件。例如,一个2×2的石墨烯超胞。

Graphene 2x2 Supercell

1.0

4.9200000763    0.0000000000    0.0000000000

-2.4600000381    4.2604577675    0.0000000000

0.0000000000    0.0000000000   15.0000000000

C

8

Direct

0.000000000  0.000000000  0.500000000

0.333333333  0.000000000  0.500000000

0.666666667  0.000000000  0.500000000

0.000000000  0.333333333  0.500000000

0.333333333  0.333333333  0.500000000

0.666666667  0.333333333  0.500000000

0.000000000  0.666666667  0.500000000

0.333333333  0.666666667  0.500000000

设置INCAR:进行离子弛豫计算。

SYSTEM = Graphene Structure Optimization

ENCUT = 500

ISMEAR = 0

SIGMA = 0.05

PREC = Accurate

IBRION = 2

ISIF = 3

NSW = 100

EDIFF = 1E-6

EDIFFG = -0.02

LREAL = .FALSE.

运行优化:准备好KPOINTS和POTCAR后,运行VASP。收敛后,将得到的CONTCAR重命名为POSCAR,用于下一步计算。

第二步:静态自洽与ELF计算

在优化好的结构基础上,进行一步静态计算来产生准确的电荷密度,并计算ELF。

修改INCAR:将INCAR更改为静态计算设置,并启用ELF计算。

SYSTEM = Graphene ELF Calculation

ENCUT = 500

ISMEAR = 0

SIGMA = 0.05

PREC = Accurate

IBRION = -1

NSW = 0

ICHARG = 2

LELF = .TRUE.     # 关键参数,开启ELF计算

LREAL = .FALSE.

LWAVE = .FALSE.   # 为节省磁盘空间,可不输出WAVECAR

运行计算:再次运行VASP。计算结束后,会生成ELFCAR文件,它包含了实空间中每个点的ELF值(范围在0到1之间)。

第三步:可视化与分析

使用VESTA软件可以直观地观察ELFCAR。

打开文件:启动VESTA,直接打开ELFCAR文件。

查看3D等值面:VESTA会自动显示ELF的三维等值面。你可以通过调整Properties-> Isosurface中的等值面数值(例如设为0.85)来突出显示高度局域化的电子区域。

创建2D切片:为了更清晰地分析面内成键,可以创建一个平行于石墨烯平面的二维切片。

点击菜单 Utilities-> 2D Data Display。

在弹出的窗口中点击 Slice选项卡。

将切面的分数坐标(Fractional coordinates)的C轴(垂直于平面方向)设置为约0.5(即石墨烯平面所在的高度)。

点击 Apply或 OK,即可得到一张二维彩色的ELF分布图。

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