VASP计算表面能详细步骤

表面能可以用来衡量表面形成的稳定性，对后续的吸附与催化计算的晶面选择有着重要指导意义。华算科技朱老师将详细介绍表面能计算步骤和数据处理方法。

结构优化

以VASP软件为例，首先通过晶体结构数据库下载材料的cif文件，在此基础上构建晶体与对应表面结构模型，并生成POSCAR文件，再根据元素顺序构建POTCAR文件，然后编写结构优化的INCAR和KPOINTS文件。准备好这四个文件后即可开始对晶体和表面结构进行优化计算。

INCAR文件：

ISTART=0 #随机产生初始波函数

ICHARG=2 #从原子电荷密度产生体系初始电荷密度

PREC=M #计算精度为Medium

ISPIN=2 #考虑自旋极化

ALGO=N #DAV算法优化电子波函数

NELM=100 #电子波函数最多计算100步

EDIFF=1E-4 #电子波函数能量收敛标准1E-4 eV

ENCUT=400 #平面波截断能400 eV

IVDW=11 #考虑范德华力修正

IBRION=2 #共轭梯度法优化晶体结构和原子坐标

NSW=200 #晶体结构和原子坐标优化步数最大200步

ISIF=3 #优化原子坐标和晶体结构

EDIFFG=-0.1 #原子残余力小于0.1 eV/A

ISMEAR=0 #费米能级附近电子占据数为高斯分布

SIGMA=0.1 #高斯分布展宽0.1 eV

KPOINTS文件：

Automatic generation #注释行

0 #自动产生K点网格

G #布里渊区K点网格以Gamma点为中心

6 6 1 #K点网格密度

0 0 0 #K点网格中心平移矢量

自洽计算

完成晶体和表面结构优化计算后，保持KPOINTS，POTCAR文件不变，将CONTCAR文件复制成POSCAR文件，并对结构优化的INCAR文件作如下修改，从而获得晶体和表面结构能量：

IBRION=-1 #固定结构和原子位置保持不变

NSW=0 #仅作一步自洽计算

数据处理

将表面结构的总能减去晶体结构的能量，再除以表面的面积，即可得到指定表面的表面能。

具体公式为

其中E_slab是超胞能量，E_bulk是体相能量，N是超胞中重复单元的数量，A是表面的面积。

【做计算找华算】

🏅 华算科技提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。

🎯500+博士团队护航，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏

声明：如需转载请注明出处（华算科技旗下资讯学习网站-学术资讯），并附有原文链接，谢谢！