VASPKIT:二维结构、堆垛能与真空能级
二维结构先处理真空与层位置,再分别研究层间相对滑移和电子能级。移动所有原子只会整体平移,不是堆垛扫描。
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二维结构先处理真空与层位置,再分别研究层间相对滑移和电子能级。移动所有原子只会整体平移,不是堆垛扫描。
先准备示例#
下载输入、后处理数据与绘图脚本,解压后进入目录:
unzip vaspkit-examples-*.zip
cd vaspkit-examples
python3 prepare.py
module load vaspkit/1.5.1
prepare.py从集群安装的官方examples复制需要的原始示例;附件本身不转发这些分发文件。每个功能的目录独立,下面的cd cases/...均从附件根目录开始。完成一个功能后可用cd ../..回到根目录。
本例结果图#

图由实际导出的数据绘制。附件根目录执行module load phonopy/4.8.3,再执行python plot.py可重画;此模块提供绘图所需的Python环境。
主要例子的文件#
本专题在集群计算/建立的 cases/926 模型。
INCAR#
SYSTEM = hBN stacking fixed ions
ENCUT = 450
EDIFF = 1E-6
ISMEAR = 0
SIGMA = 0.05
IBRION = -1
NSW = 0
ISYM = 0
LREAL = .FALSE.
IVDW = 12
LWAVE = .FALSE.
LCHARG = .FALSE.
KPOINTS#
hBN demonstration
0
Gamma
3 3 1
0 0 0
INPUT.in#
2
1 ! 1 for stacking potential energy surface calculation (meV)
0.0 1.0 2
0.0 1.0 2
完整的配套文件通过附件和prepare.py准备。若本功能需要WAVECAR/WAVEDER,先按新计算与波函数准备运行自己的VASP,不使用其他体系的波函数代替。
hBN堆垛结果怎么读#
四个分数位移对应的总能量为:
| 上层位移(a,b) | 总能量(eV/4原子) | 相对最低点(meV/4原子) |
|---|---|---|
| 0,0 | -35.37791617 | 15.33106 |
| 0.5,0 | -35.39324723 | 0 |
| 0,0.5 | -35.39324721 | 0.00002 |
| 0.5,0.5 | -35.39324723 | 0 |
这是固定晶胞、固定层间距和原子位置的4点示范,不是完整滑移势垒路径。真正寻找最低能堆垛,需要加密位移网格并比较层间距/垂直松弛。第二个与第三个点约0.00002 meV的微差没有可解释的物理显著性。
各功能操作#
920 · 片层移至底部#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 seek_kpath/graphene_2D,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/920
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
920
目录中的主要配套文件:KPATH.in、POSCAR。
本次得到:POSCAR、POSCAR_REV.vasp。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
921 · 片层居中#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 seek_kpath/graphene_2D,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/921
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
921
目录中的主要配套文件:KPATH.in、POSCAR。
本次得到:POSCAR、POSCAR_REV.vasp。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
922 · 调整真空#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 seek_kpath/graphene_2D,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/922
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
922
18
目录中的主要配套文件:KPATH.in、POSCAR。
本次得到:POSCAR、POSCAR_REV.vasp。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
923 · 二维晶胞标准化#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 seek_kpath/graphene_2D,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/923
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
923
目录中的主要配套文件:KPATH.in、POSCAR。
本次得到:POSCAR、POSCAR_REV.vasp。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
926 · 堆垛势能面#
hBN双层中2、3号原子属于上层,固定下层,仅平移上层。2×2分数位移网格共4个结构,采用PBE-D3(BJ)、ENCUT450 eV、3×3×1;只示范固定层间距的能面。
实例来源:本专题在集群计算/建立的 cases/926 模型。
在附件根目录执行:
cd cases/926
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
926
1 1
目录中的主要配套文件:INCAR、INPUT.in、KPOINTS、POSCAR。
本次得到:0.000_0.000/INCAR、0.000_0.000/KPOINTS、0.000_0.000/POSCAR、0.000_0.500/INCAR、0.000_0.500/KPOINTS、0.000_0.500/POSCAR、0.500_0.000/INCAR、0.500_0.000/KPOINTS、0.500_0.000/POSCAR、0.500_0.500/INCAR、0.500_0.500/KPOINTS、0.500_0.500/POSCAR 等。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
(Tip: MUST be two integers, e.g., 2 3)
927 · 真空参照带边#
本例hBN真空参照带边。半导体费米能可以随占据设置变化,优先报告电离能与电子亲和能;不要只把程序打印的Work Function当唯一表面性质。
实例来源:本站VASP教程已在集群计算的 band-alignment-20261025/hbn-monolayer-hartree 数据。
在附件根目录执行:
cd cases/927
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
927
3
目录中的主要配套文件:CONTCAR、DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、LOCPOT、OUTCAR、POSCAR、PROCAR。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
Band Gap (eV): 4.676
Vacuum Level (eV): 1.347
Work Function (eV): 5.524
Electron Affinity (eV): 1.121
Ionization Energy (eV): 5.798
929 · 二维优化结果摘要#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 ZnO_optimization,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/929
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
929
目录中的主要配套文件:CONTCAR、DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、OUTCAR、POSCAR。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
Total-Atoms: 4
Full Formula-Unit: O2Zn2
2D Crystal System: Hexagonal
Lattice Constants: 3.260 3.260
Lattice Angles: 90.000 90.000 120.000
Layer Thickness: 4.624
International: P6_3mc
Space Group: 186
Symmetry Operations: 12
换成自己的体系#
先复制一份计算目录,确认POSCAR、INCAR、KPOINTS和各结果来自同一计算,再运行所需菜单。涉及静态、优化或声子等前置VASP任务,先完成计算再后处理;VASPKIT不会替代这些计算。保留结构、输入参数、工具版本和提取后的数据,后续改图时不必反复重算。
方法参考:VASPKIT官方教程;菜单与交互输入以本专题实际使用的安装版本为准。使用结果开展研究时引用VASPKIT论文。