VASP 电荷密度、ELF与表面功函数

电荷图、电子局域化图与静电势图看起来都像“空间分布”，但物理含义不同。选择输出之前，先确定问题：电子分布在哪里、成键区域是否局域，还是表面电子逸出需要多少能量？

1. 根据问题选择输出#

这些文件可以在VESTA等可视化工具中打开。比较两张电荷图时，统一色标、截面与等值面数值；不要用不同等值面制造“电子更多”的视觉印象。

2. 差分电荷应该怎样准备#

以A与B组成的界面为例，常见定义是 Δρ=ρ(A+B)−ρ(A)−ρ(B)。操作顺序：

1. 先优化组合体系。
2. 从组合结构分别移除B或A，保留剩余原子的原位置。
3. 三个计算保持相同晶胞、FFT网格、泛函和相容参数，不再单独移动原子。
4. 三份密度逐格相减，再画截面或等值面。
5. 检查电子数积分是否符合所选电荷状态。

如果A、B分别重新优化，差分还会混入结构变化。单凭某块红蓝区域也不能给出唯一的“转移了多少电子”，定量数字需要另选积分定义。

3. 功函数的实际流程#

本次使用表面教程中优化后的五层对称Cu(111) slab。x、y方向周期重复，z方向包含真空；两侧表面同样处理。静态计算使用PBE、ENCUT=550 eV、EDIFF=1E-6、9×9×1 Gamma网格。

IBRION = -1
NSW = 0
LVHAR = .TRUE.
LCHARG = .TRUE.

准备POTCAR后，在下载包的 cu-workfunction 目录执行 sbatch run.sh。结束后按顺序提取：

1. 从OUTCAR或vasprun.xml读取费米能E_F。
2. 对LOCPOT在每一个z位置做xy平面平均。
3. 在远离slab的真空区找平坦平台E_vac。
4. 按 Φ=E_vac−E_F 求功函数。

本例真空平台取图中两侧远离表面的区间，同时记录区间内变化幅度。原子层附近的剧烈振荡正常，不应把某一个局部极大值当成真空能级。没有平台时先增加真空或检查偶极处理，不要强行读数。

4. 换成其他表面时要改什么#

• 晶面、终止面、吸附物和表面结构都会改变功函数。
• 不对称slab可能产生真空区斜坡，应按实际模型设置适当偶极修正，分别检查两侧平台。
• 金属可直接结合费米能解释功函数；半导体的费米能位置还受掺杂、表面态与占据约定影响。
• 孤立两种材料的真空能级对齐，不等于它们接触后真实界面的带阶；界面偶极、应变和电子重排仍可能改变对齐。
• 比较电子亲和势或电离势，需要带边与共同电势参照，不能简单换一个费米能标签。

本例用VASP 6.6.1、NVHPC 25.3/CUDA 12.8构建。下载包中的提取程序保留实际网格、平面平均与单位处理；LOCPOT是势，不要沿用电荷密度积分的单位解释。

下载输入、实算数据与图片（ZIP） · 下载44项结果表（CSV）。公开包不含POTCAR和WAVECAR。

参考：功函数计算、LELF、LPARD。