qvasp构建异质结与莫尔结构

本篇使用qvasp2.26及其VASPKIT1.3.5接口，演示正交胞、石墨烯莫尔双层和石墨烯/BN异质结。模型均在鸢算科技集群实际生成，并核对原子数、晶胞和层间距。这里得到的是初始几何结构，后面仍需VASP优化，并检查磁性、色散和应变设置。

下载结构、终端脚本和绘图资料。在新的目录解压，先运行：

bash run.sh

这一步重做建模和已有数据的后处理，不提交新的VASP计算。结果在 work/cases，图在 figures。以下命令也可逐项在自己的工作目录操作：

module load qvasp/2.26
cp graphene.POSCAR POSCAR

1 将六角原胞变成正交胞#

qvasp -orthcell

先输入搜索整数上限 3，再看候选表并输入编号 1。本例矩阵为：

 1  1  0
-1  1  0
 0  0  1

原胞2个C变成4个C，三个晶胞角均为90°，体积是原来的2倍。输出为 POSCAR-1.vasp，保留原文件后再使用新结构：

cp POSCAR POSCAR-original
cp POSCAR-1.vasp POSCAR

这和只旋转坐标轴不同：整数超胞会改变原子数；单纯换坐标参考系不会改变原子数。

2 构建石墨烯莫尔双层#

在另一个空目录放好 graphene.vasp：

qvasp -mos graphene.vasp

按照实际提示依次输入：

最大超胞整数范围：3
允许的角度失配：0.1
允许的晶格失配：0.03
候选编号：1
真空厚度：20
层间距：3.35

这里 0.03表示允许的相对失配，不是0.03%。3是搜索矩阵系数范围，不是固定生成3×3超胞。

本例两个面内超胞矩阵为：

下层                  上层
 3 -1                  2 -2
-2  2                 -1  3

每层8个C，共16个C；候选表中的相对转角约16.1021°。两层为了共用同一周期晶胞，会受到相应面内形变。不能把“允许失配”理解成生成结果一定无应变，也不能只按原子数选最小候选而不看形状和应变。

输出为 moires-1.vasp。本例晶胞沿z长23.35 Å，两层间距3.35 Å，剩余真空厚度20 Å。

3 构建石墨烯/BN异质结#

两个原胞晶格常数分别为2.46和2.50 Å，均将真空方向放在z：

qvasp -hej graphene.vasp BN.vasp

依次输入 0.1、0.03、60、1。最后的 1表示采用下层的晶格参数。工具接着询问排序方式，输入 2按目标角度排序，再选择候选 1，输入真空 20、层间距 3.35。

角度失配         0.1
晶格失配         0.03
目标晶胞夹角     60
采用下层晶格     1
按目标角度排序   2
候选编号         1
真空厚度         20
层间距           3.35

本例得到2个C、1个B、1个N，共4个原子；采用石墨烯下层的晶格参数，BN层承担约1.6%的压缩。原子数少适合先熟悉步骤，不意味着它就是研究中应选的最终低应变匹配。

4 检查结构，再进入DFT#

使用ASE查看晶胞和原子数：

module load ase/3.29.0
ase info moires-1.vasp
ase convert moires-1.vasp heterostructure.xyz

检查元素顺序、两层是否重叠、真空方向、应变和层间距，然后准备POTCAR和优化输入。对异质结要采用适合体系的色散方法；一般先固定面内晶胞优化内部原子，是否进一步放松晶胞取决于研究目标。本例没有把建模结果写成已优化的吸附能或结合能。

模型生成与图件使用ASE3.29.0；qvasp内部调用VASPKIT1.3.5。参考结构与矩阵在资料包 reference中，便于逐项比较。