电荷密度差分（Charge Density Difference）是分析材料界面电荷转移、吸附体系电子重分布的重要手段。本文将手把手教你用VASP完成电荷密度差分计算，涵盖参数设置、数据处理及可视化全流程，确保每一步均可复现！
一、什么是电荷密度差分？
电荷密度差分描述体系中电子密度的重新分布情况，计算公式为：
Δρ = ρ(AB) – ρ(A) – ρ(B)
其中：
· ρ(AB)：复合体系（如异质结/吸附体系）的总电荷密度
· ρ(A)和ρ(B)：孤立组分A和B的电荷密度
典型应用场景：
单原子催化剂表面吸附、异质结界面电荷转移、掺杂材料电子结构分析等等。
二、计算步骤详解
步骤1：结构优化（关键！）
目标：获得所有体系的稳定几何结构
操作流程：
1.优化复合体系AB
o 构建AB模型（如吸附结构、异质结）
o INCAR关键参数：
IBRION =2 # 使用准牛顿算法优化
NSW =100 # 最大离子步数
EDIFFG =-0.02 # 收敛标准（力2 eV/Å）
ISIF =2 # 优化原子位置
2.不要优化孤立组分A和B
o 保持与AB相同的计算参数（ENCUT、K点等）只做单点能计算
注意：必须保证体系A和体系B的原子位置与AB完全一致！
步骤2：静态自洽计算
目标：获取高精度电荷密度文件CHGCAR
操作流程：
1.对AB、A、B分别进行静态计算
o 使用优化后的结构
o INCAR关键参数：
ISTART=1 # 读取波函数加速收敛（若从WAVECAR重启）
ICHARG = 1
NSW =0 # 关闭离子弛豫
LCHARG = .TRUE. # 必须输出CHGCAR
PREC = Accurate # 高精度模式
NGXF = 320
NGYF = 320
NGZF = 320 #确保每个计算中网格密度参数设置一致
2.统一参数设置
o 确保所有体系的ENCUT、网格密度、真空层厚度完全一致
o 建议使用Gamma中心K点生成方式
步骤3：电荷密度差分计算
核心操作：使用CHGCAR文件生成差分电荷密度
操作步骤：
1.文件准备
o 将AB、A、B的CHGCAR分别重命名为：
CHGCAR_AB
CHGCAR_A
CHGCAR_B
2.执行差分计算
o 运行chgsum.pl脚本获得CHGCAR_sum：
Chgsum.pl CHGCAR_A CHGCAR_B
3.执行差分计算
o 运行chgdiff.pl脚本计算电荷密度差分：
Chgdiff.pl CHGCAR_sum CHGCAR_AB
4.输出结果
o 生成CHGDIFF.diff（差分电荷密度文件）
步骤4：可视化分析
推荐工具：VESTA（免费开源）
操作流程：
1.用VESTA打开CHGDIFF.diff
2.设置等值面：
o 点击Properties → Isosurfaces
o 正值为电子积累（建议设等值面0.0015 e/ų，黄色）
o 负值为电子流失（建议设等值面-0.0015 e/ų，蓝绿色）
3.调整显示效果：
o 使用Properties→ Radius and color修改原子颜色和大小
o 通过Edit→ Lattice Planes添加切片视图
三、常见问题FAQ
1.为何要保证K点网格密度一致？
o 网格密度不同会导致电荷密度网格不匹配，无法直接相减。
2.差分电荷密度数值范围如何选择？
o 一般取±0.005 e/ų，具体可根据体系调整。
四、注意事项
· 结构优化不充分会导致错误结果，务必检查OSZICAR中的收敛标志。
· 真空层厚度不足会导致镜像电荷干扰，建议真空层≥15 Å。
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