VASP计算表面能应用案例

表面能表征了表面形成的稳定性，受到晶面指数，最外层原子的影响。华算科技朱老师将详细介绍二维材料石墨烯表面能计算步骤和数据处理方法。

首先通过晶体结构数据库下载层状材料石墨的cif文件，并生成POSCAR文件，然后去掉一层C原子，获得石墨烯结构，如下图所示。优化石墨和石墨烯结构。

编写结构优化的INCAR和KPOINTS文件。

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=1 #关闭自旋极化

ALGO=N #DAV算法优化电子波函数

NELM=60 #电子波函数最多计算60步

EDIFF=1E-5 #电子波函数能量收敛标准1E-5 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=100 #晶体结构和原子坐标优化步数最大100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

0 0 0 #K点网格中心平移矢量

自洽计算

完成结构优化计算后，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，从而得到总能

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

将石墨烯结构的总能减去石墨结构的能量，再除以表面的面积，即可得到石墨烯001表面的表面能。

具体公式为

其中E_slab是石墨烯能量，E_bulk是石墨能量，N是石墨烯中重复单元的数量，A是石墨烯001表面的面积。

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