如何使用vaspkit功能计算电子定域化函数(ELF)

以石墨烯为例

第一步：结构优化

首先，我们需要一个弛豫后的稳定结构作为计算ELF的起点。

准备POSCAR：创建一个包含石墨烯原胞或超胞的POSCAR文件。例如，一个2×2的石墨烯超胞。

Graphene 2x2 Supercell

1.0

4.9200000763 0.0000000000 0.0000000000

-2.4600000381 4.2604577675 0.0000000000

0.0000000000 0.0000000000 15.0000000000

C

8

Direct

0.000000000 0.000000000 0.500000000

0.333333333 0.000000000 0.500000000

0.666666667 0.000000000 0.500000000

0.000000000 0.333333333 0.500000000

0.333333333 0.333333333 0.500000000

0.666666667 0.333333333 0.500000000

0.000000000 0.666666667 0.500000000

0.333333333 0.666666667 0.500000000

设置INCAR：进行离子弛豫计算。

SYSTEM = Graphene Structure Optimization

ENCUT = 500

ISMEAR = 0

SIGMA = 0.05

PREC = Accurate

IBRION = 2

ISIF = 3

NSW = 100

EDIFF = 1E-6

EDIFFG = -0.02

LREAL = .FALSE.

运行优化：准备好KPOINTS和POTCAR后，运行VASP。收敛后，将得到的CONTCAR重命名为POSCAR，用于下一步计算。

第二步：静态自洽与ELF计算

在优化好的结构基础上，进行一步静态计算来产生准确的电荷密度，并计算ELF。

修改INCAR：将INCAR更改为静态计算设置，并启用ELF计算。

SYSTEM = Graphene ELF Calculation

ENCUT = 500

ISMEAR = 0

SIGMA = 0.05

PREC = Accurate

IBRION = -1

NSW = 0

ICHARG = 2

LELF = .TRUE. # 关键参数，开启ELF计算

LREAL = .FALSE.

LWAVE = .FALSE. # 为节省磁盘空间，可不输出WAVECAR

运行计算：再次运行VASP。计算结束后，会生成ELFCAR文件，它包含了实空间中每个点的ELF值（范围在0到1之间）。

第三步：可视化与分析

使用VESTA软件可以直观地观察ELFCAR。

打开文件：启动VESTA，直接打开ELFCAR文件。

查看3D等值面：VESTA会自动显示ELF的三维等值面。你可以通过调整Properties-> Isosurface中的等值面数值（例如设为0.85）来突出显示高度局域化的电子区域。

创建2D切片：为了更清晰地分析面内成键，可以创建一个平行于石墨烯平面的二维切片。

点击菜单 Utilities-> 2D Data Display。

在弹出的窗口中点击 Slice选项卡。

将切面的分数坐标（Fractional coordinates）的C轴（垂直于平面方向）设置为约0.5（即石墨烯平面所在的高度）。

点击 Apply或 OK，即可得到一张二维彩色的ELF分布图。