VASP真空参照带边与电子亲和势

不同计算的本征值通常不共享能量零点。若想比较二维材料的带边，可先把每个模型的真空平台作为共同参照。本文以单层和AA′双层hBN为例，展示真空势、价带顶和导带底的提取。

1. 建立两个带真空的模型#

面内晶格常数2.50 Å，z方向晶胞长20 Å。单层含2个原子并放在z=10 Å；双层含4个原子，层间距3.30 Å，整体居中。两个模型均保持指定几何，零外场、整体中性。

采用PBE PAW64、550 eV、EDIFF=1E-6、9×9×1 Gamma网格、32条带。关键势输出设置为：

LVHAR = .TRUE.
LVTOT = .FALSE.
LDIPOL = .TRUE.
IDIPOL = 3
DIPOL = 0.5 0.5 0.5
EFIELD = 0
NSW = 0

LVHAR输出离子与Hartree势，适合检查真空平台。低密度区的交换关联势可能使LVTOT总势不够平滑；不能在明显倾斜或振荡的区间随意取一个数当真空能级。

各目录按B、N顺序准备合法POTCAR，再提交：

sbatch run.sh

2. 提取自己的真空平台和带边#

module load ase/3.29.0
python extract_band_alignment.py

脚本对LOCPOT做xy平面平均，在z=1–5与15–19 Å两段真空区取平均，并报告该区间的最大减最小值。带边来自同一次vasprun.xml的当前k网格，不跨结构或电场混用数据。

IP_KS = V_vac − E_VBM
EA_KS = V_vac − E_CBM
E_gap = IP_KS − EA_KS

这里的IP_KS和EA_KS是由PBE Kohn–Sham带边得到的估算量，不是严格的多体电离能或电子亲和能。

3. 本例的实际结果#

以真空为0后，价带顶位于−IP_KS、导带底位于−EA_KS。两个模型的原始OUTCAR本征值差别不能直接解释为带阶；先对齐真空，再比较。

本例真空对齐后，双层相对单层的价带顶变化为-0.0540 eV，导带底变化为-0.1473 eV。图中只比较各自孤立模型的带边，没有计算真实接触界面。

4. 为什么这还不是异质结实际带阶#

真实界面会产生电荷重排、偶极、应变与层间耦合；独立材料的真空对齐只能作为一种起点。定量界面带阶需要建立具体界面，再用共同的势参照和相应电子结构方法分析。

薄层厚度、真空、k点与泛函都会影响结果。PBE带隙误差会传递到带边，光学激子跃迁也不等于这里的Kohn–Sham带隙。绝缘体中费米能位置的约定还会影响“功函数”读数，因此本例直接报告VBM/CBM相对真空的位置。

本例使用鸢算科技集群的vasp/6.6.1-p100，NVHPC25.3、CUDA12.8及配套MPI，经Slurm完成固定几何静态计算。方法参数见LVHAR说明。

下载输入、结果与提取脚本（ZIP）