用VASP进行Partial Charge分析实例

用VASP进行Partial Charge分析实例
VASP Version : 4.6
在这篇文章中，我将首先介绍Partial Charge的概念，以及如何用VASP具体的计算Partial Charge。

首先，所谓的Partial Charge是针对与Total Charge来说的，指的是某个能量范围、某个K点或者某个特定的态所对应的电荷密度。

在文献中最常见的是价带顶部，导带底部，表面态或者局域态所对应的Partial Charge。

通过分析这些态所对应的Partial Charge，可以得到体系的一些性质，比如局域态具体的是局域在哪个原子上等。

我将通过具体的例子说明如何用VASP进行Partial Charge Analysis。

进行Partial Charge Analysis的第一步是进行自洽的计算，得到体系的电子结构。

这一步的计算采用通常的INCAR和KPOINTS文件。

在自洽计算结束后，我们需要保存WAVECAR文件。

（通过在INCAR文件中设置LWAVE=TRUE实现）在这个例子中，假设我们需要计算一个硅纳米线的导带和价带的Partial Charge。

硅纳米线的结构如下：
第二步是画出能带结构，以决定你需要画哪条能带的那个K点的态所对应的Partial Charge。

关于具体如何用VASP画能带，请参见用VASP4.6计算晶体硅能带实例一文。

我们得到硅纳米线的能带结构如下：
画能带时有些小技巧。

你可以用一些支持列模块的编辑器，如UltraEdit，将OUTCAR里的各个K点所对应的本征值粘贴到Origin中。

这一步完成后，在Origin中做一个矩阵转置，然后将K点坐标贴到第一列，并将其设为X坐标。

如此画出来的基本上就是能带图了。

在Origin 中可以通过设置纵轴范围来更加清楚的区分费米能级附近的各条能带。

如上的硅纳米线所对应的能带结构图如下：
决定画哪条能带，或者那些感兴趣的K点之后，有如下几种方法计算不同的Partial Charge。

如果你希望计算价带顶端的Partial Charge，则需要首先通过能带结构图确定价带的能带标号。

需要注意，进行Partial Charge分析必须要保留有自洽计算的WAVECAR才可以。

第一种Partial Charge分析的INCAR
ISTART = 1 job : 0-new 1-cont 2-samecut
ICHARG = 1 charge: 1-file 2-atom 10-const
LPARD=.TRUE.
IBAND= 20 21 22 23
KPUSE= 1 2 3 4
LSEPB=.TRUE.
LSEPK=.TRUE.
这样的INCAR给出的是指定能带，指定K点所对应的Partial Charge。

分析导带、价带等的Partial Charge特性，通常采用的都是这种模式。

第二种Partial Charge分析的INCAR
ISTART = 1 job : 0-new 1-cont 2-samecut
ICHARG = 1 charge: 1-file 2-atom 10-const
LPARD=.TRUE.
EINT = -10.3 -5.1
LSEPB=.FALSE.
LSEPK=.FALSE.
这样的INCAR给出的是在能量之间的Partial Charge。

这种模式适合于分析某个能量区间内的波函数的性质。

第三种Partial Charge分析的INCAR
ISTART = 1 job : 0-new 1-cont 2-samecut
ICHARG = 1 charge: 1-file 2-atom 10-const
LPARD=.TRUE.
NBMOD=-3
EINT = -1
LSEPB=.FALSE.
LSEPK=.FALSE.
这样的INCAR给出的是从能量之间的Partial Charge。

这种模式最利于分析费米面附近的波函数的性质。

用第一种方法，我们可以得到硅纳米线价带顶部和导带底部的Partial Charge如下：
此文的部分结果将发表于Phys. Rev. B。