Bader净电荷、参考密度与网格收敛

下载本篇输入、完整脚本、数据与高清图。解压后在新目录运行，reference保存鸢算科技实际运行的参考结果。

1 要准备哪些文件#

Bader分析把电子密度按空间分区积分，给出各原子区域内的电子数。净电荷需要再用赝势价电子数相减，不是直接把ACF.dat的CHARGE列当成净电荷。

本例使用Bader 1.05 CPU程序；密度由VASP 6.6.1 P100版本实际计算，编译环境为NVHPC 25.3、CUDA 12.8和配套MPI。NaCl原胞含1个Cl、1个Na，ENCUT=550 eV，电子收敛1E-6，7×7×7 Γ网格。下载包包含密度、完整INCAR/POSCAR/KPOINTS、后处理脚本和参考结果，可直接在分配到的CPU资源中运行：

bash run.sh

若要重算自己的结构，在常规静态自洽INCAR中加入：

LCHARG = .TRUE.
LAECHG = .TRUE.
NGXF = 120
NGYF = 120
NGZF = 120

同一体系的网格收敛对比应保持结构、赝势、ENCUT、k点等设置相同。检查OUTCAR正常结束、电子迭代收敛，再进行分区。

2 合并全电子参考密度#

AECCAR0是芯密度，AECCAR2是自洽价电子的全电子重构密度。将它们相加用于确定分区边界，再对CHGCAR价电子密度积分。不要把AECCAR1误当成自洽结果。

from pymatgen.io.vasp.outputs import Chgcar
a = Chgcar.from_file('AECCAR0')
b = Chgcar.from_file('AECCAR2')
assert a.dim == b.dim
Chgcar(a.structure, {'total': a.data['total'] + b.data['total']}).write_file('CHGCAR_ref')

该代码在下载包的bader_grid.py中；Python环境使用pymatgen/2026.9.24。

3 运行Bader与读取净电荷#

module load bader/1.05
bader CHGCAR -ref CHGCAR_ref -vac off
cat ACF.dat

本例原子顺序为Cl、Na，赝势ZVAL分别为7、1。以160³细网格结果为例：

定义净电荷 = ZVAL − 区域内电子数，正值表示失电子。若换用Na_pv等赝势，必须使用对应ZVAL，不能沿用1。Bader净电荷也不是形式氧化态，NaCl的形式价态±1与这里的空间分区数值含义不同。

4 检查电子数和网格收敛#

本次所有网格的CHGCAR积分均接近8个价电子，最大误差小于1.8×10⁻⁷ e；两个Bader体积之和为46.29825 ų，与晶胞一致。

120³与160³之差约0.00010 e，满足这组数据中约0.001 e的电荷比较要求，但不能据此为所有材料指定120³。图右显示芯密度在核附近变化很快，粗网格的全电子参考积分明显偏离28；不能只检查价电子总数就判断参考密度已经充分表示。

参考：VASP的LAECHG与三个AECCAR文件、Bader官方程序。