VASPKIT：表面、合金、低维模型与数据库

数据库查询与自己计算是两件事。建模后先看晶胞、原子间距、表面终止和真空层，再提交VASP；随机置换模型也不等于充分采样的无序合金。

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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。

主要例子的文件#

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。

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。

804匹配搜索的范围#

本例把两份相同石墨烯结构保存为POSCAR1和POSCAR2，在个人配置中使用：

MAX_ATOM_NUMBER = 8
MIN_LATTICE_ANGLE = 80.0
MAX_LATTICE_ANGLE = 100.0

搜索结果为8原子的正交双层。先备份~/.vaspkit，仅为自己的这次搜索调整范围，结束后恢复。扩大原子数和失配容限会产生大量候选，不能将这个小例子的耗时当作任意异质结的耗时。

各功能操作#

702 · 二维材料数据库#

选择MoS2后选择2，即六角P-6m2。化学式相同也可能有不同晶型，不要默认第一个候选就是常见2H相。数值来自内置数据库，不是现场重新DFT计算。

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/702
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。

702
MoS2
2

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

Kube Anisotropy Index (A_Kube): 0.000
K_V/K_R Ratio: 1.000
G_V/G_R Ratio: 1.000
[1] Li R., et al., Extreme Mech. Lett. 34, 100615 (2020)
Band Gap (PBE, eV):  1.635
Band Gap (HSE, eV):  2.128
Ionization Energy (PBE, eV):  5.918
Ionization Energy (HSE, eV):  6.382
Electron Affinity (PBE, eV):  4.283
Electron Affinity (HSE, eV):  4.254
Location of VBM (fractional coord.): [ 0.33300 0.33300 0.00000 ]
Location of CBM (fractional coord.): [ 0.33300 0.33300 0.00000 ]

705 · 二维异质结数据库#

选择MoS2-WS2后选择4，两层均为六角晶型。数据库带边排列是筛选线索，不是包含界面耦合与电荷转移的完整异质结计算。

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/705
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。

705
MoS2-WS2
4

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

Find 4 possbile heterostructures satisfied the conditions.
1) MoS2 [Rectangular, P2_1/m] <--> WS2 [Rectangular - P2_1/m]
2) MoS2 [Rectangular, P2_1/m] <--> WS2 [Hexagonal - P-6m2]
3) MoS2 [Hexagonal, P-6m2] <--> WS2 [Rectangular - P2_1/m]
4) MoS2 [Hexagonal, P-6m2] <--> WS2 [Hexagonal - P-6m2]
Which candidate are you interested in? (1<= & <=4)
(e.g., 1 means to select the first candidate)
Component A:        MoS2   VBM (eV):  -6.382  CBM (eV):  -4.254
Component B:         WS2   VBM (eV):  -6.111  CBM (eV):  -3.816
Heterostructure VBM (eV):  -6.111
Heterostructure CBM (eV):  -4.254
Heterostructure Gap (eV):   1.857    (Based on Anderson's rule)

800 · 正交超胞搜索#

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/800
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。

800

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本次得到：ORTHOGONALCELL_0001_0004.vasp、ORTHOGONALCELL_0002_0008.vasp、ORTHOGONALCELL_0003_0008.vasp、ORTHOGONALCELL_0004_0012.vasp、ORTHOGONALCELL_0005_0016.vasp、ORTHOGONALCELL_0006_0028.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。

801 · 添加真空#

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/801
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。

801
3
15

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。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

1) x direction
2) y direction
3) z direction

802 · 随机置换模型#

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/802
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。

802
C Si
1
2

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本次得到：ALLOY_0001.vasp、ALLOY_0002.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。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

How many atoms do you want to substitute? [1 <= & <= 2]

803 · 按米勒指数切面#

GaAs常规胞，米勒指数1 1 1，重复3个单元层，真空15 Å。第二个数字是层重复数，不是Å；不同终止面应分别检查。

实例来源：安装包示例 seek_kpath/GaAs_bulk，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/803
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。

803
1 1 1
3
15

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本次得到：SLAB_111_0001.vasp、SLAB_111_0002.vasp、SLAB_111_0003.vasp、SLAB_111_0004.vasp、SLAB_111_0005.vasp、SLAB_111_0006.vasp、SLAB_111_0007.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。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

Possible Configurations:   7
Planar Lattice Angle: 120.000
Lattice Constants:   3.998   3.998
Slab Thickness:  26.929
Total Atoms:  18

804 · 双层匹配搜索#

本安装版读取POSCAR1与POSCAR2；输入2是2%失配容限，3.3与15分别为层间距和真空厚度（Å）。不要额外输入文件名以为会替换固定文件。 本例用两层相同石墨烯验证匹配流程，将个人配置MAX_ATOM_NUMBER设8、MIN_LATTICE_ANGLE设80、MAX_LATTICE_ANGLE设100，得到8原子正交双层结构。搜索范围会显著影响运行时间；完成后恢复原个人配置。

实例来源：本专题在集群计算/建立的 graphene-fermi 模型。

在附件根目录执行：

cd cases/804
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。

804
2
3.3 15

目录中的主要配套文件：POSCAR1、POSCAR2。

本次得到：SUPERLATTICE_0001_90.0_0008.vasp、SUPERLATTICE_LIST。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。

806 · 球形量子点#

球心为分数坐标0.5 0.5 0.5，半径3 Å。小片段存在悬挂键，后续可能需要钝化与优化。

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/806
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。

806
0.5 0.5 0.5
3

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本次得到：QUANTUMDOT.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。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

(x, y, z in fractional coord., e.g. 0.0 0.0 0.0).
Total Atoms:   0
Number of Atoms: [C ]   0
Vacuum Thickness:  15.000

807 · 纳米线与二维量子点#

中心0.5 0.5、半径3 Å；检查保留周期方向。

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/807
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。

807
0.5 0.5
3

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本次得到：NANOWIRE.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。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

(x, y in fractional coord., e.g. 0.0 0.0).
Lattice Constant a & c: 19.938 12.000
Total Atoms:   9
Number of Atoms: [C ]   9
Vacuum Thickness:  15.000

808 · 正交片层卷管#

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/808
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。

808
1
1

目录中的主要配套文件：KPATH.in、POSCAR。

本次得到：NANOTUBE.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。

本例输出摘要（数值仅对应上述输入）：

1) Lattice a direction
2) Lattice b direction
1) Clockwise
2) Anticlockwise
Nanotube Radius (Angstrom):  0.393
Nanotube Length (Angstrom):  2.138
Vacuum Thickness (Angstrom): 15.000

821 · 不等价空位#

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。

该菜单需要VASPKIT Pro，集群当前安装的是Standard，不能在现有版本直接执行。简单空位/替位可用401配合404/410构造，随后自行去除对称等价构型；这不等同于Pro的自动枚举。

本例未提供可直接采用的原生结果。

822 · 不等价替位缺陷#

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。

该菜单需要VASPKIT Pro，集群当前安装的是Standard，不能在现有版本直接执行。简单空位/替位可用401配合404/410构造，随后自行去除对称等价构型；这不等同于Pro的自动枚举。

本例未提供可直接采用的原生结果。

825 · 六角莫尔超胞#

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。

该菜单需要VASPKIT Pro，集群当前安装的是Standard，不能在现有版本直接执行。简单空位/替位可用401配合404/410构造，随后自行去除对称等价构型；这不等同于Pro的自动枚举。

本例未提供可直接采用的原生结果。

826 · 手性纳米带#

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。

该菜单需要VASPKIT Pro，集群当前安装的是Standard，不能在现有版本直接执行。简单空位/替位可用401配合404/410构造，随后自行去除对称等价构型；这不等同于Pro的自动枚举。

本例未提供可直接采用的原生结果。

827 · 手性纳米管#

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。

该菜单需要VASPKIT Pro，集群当前安装的是Standard，不能在现有版本直接执行。简单空位/替位可用401配合404/410构造，随后自行去除对称等价构型；这不等同于Pro的自动枚举。

本例未提供可直接采用的原生结果。

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。