VASP 中性空位形成能计算
从完整超胞删去一个硅原子，完成结构优化、化学势参照与形成能计算。
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计算空位形成能，最容易出错的地方是原子数和参照能量。以硅为例，删掉一个Si后，不能只把两个总能量直接相减，还要把被移走的原子放回指定的原子库。
1. 模型与操作#
- 从优化后的2原子硅原胞生成2×2×2超胞，得到16个原子。
- 完整超胞做静态计算，得到Ebulk。
- 复制一份，删掉一个Si，得到15原子空位模型；适当打破局部对称，避免优化被初始对称性锁住。
- 空位设置ISIF=2、IBRION=2、NSW=160，固定与完整模型相同的晶胞，只放松原子。使用自旋极化并检查最终磁态，不仅看初始MAGMOM。
- 两组统一POTCAR、550 eV截断、4³ k网格和电子收敛标准；检查空位自由原子力低于0.02 eV/Å。
- 用完整晶体每原子能量作为本例Si化学势，计算中性空位形成能。
2. 公式与实算#
本例 μSi=Ebulk/16，Ef=Evac−Ebulk+μSi=Evac−15Ebulk/16。
| 量 | 实际值 |
|---|---|
| 完整16Si能量 | -86.76904238 eV |
| 15Si空位能量 | -78.25602425 eV |
| 中性空位形成能 | 3.089953 eV |
| 最大原子力 | 0.014330 eV/Å |
3. 更换为自己的缺陷#
替位掺杂需要同时记入移出和加入的元素化学势；间隙原子要扣除加入原子的化学势。对于化合物，化学势还受宿主稳定性、元素析出和竞争相约束，不能任意选一套数值。
带电缺陷还要加入费米能依赖、价带顶参照、电势对齐及有限尺寸电荷修正。电荷转变能级来自不同电荷态形成能的交点，不等同于某条Kohn–Sham缺陷能级。本页实际数据只对应中性空位，不把这一例宣称为已完成带电缺陷、色心激发态或非辐射复合计算。
4. 如何理解本例大小#
一个16原子超胞删掉1个原子，对应原晶格位点的6.25%，属于很高的周期缺陷浓度。它适合学习流程，但周期镜像相互作用可能明显。定量研究要扩大超胞、调整k点密度，比较不同自旋和局部结构，再判断形成能是否稳定。
计算环境与资料下载#
本页数据来自鸢算科技集群实际计算。VASP 6.6.1 GPU版采用 NVHPC 25.3、CUDA 12.8、HPC-X 2.22.1 与 MKL 2023.2；PBE、PAW PBE 版本64、ENCUT=550 eV、EDIFF=1E-6。需要优化的自由原子采用0.02 eV/Å；静态位移点、外加应变点和动力学轨迹不按结构优化阈值判断。
下载输入、分析脚本和实算数据（ZIP） · 下载结果表（CSV）
解压后先读 README，选择本文对应目录，按POSCAR元素顺序准备本人有权使用的POTCAR，再运行 sbatch run.sh。POTCAR、WAVECAR及电荷密度大文件不随资料包分发。各目录的原始输入和实际结果表用于复现；更换体系后应重新提取自己的结果。