VASP - Bader Charge Analysis

Bader电荷分析，用于分析原子周围的电荷密度，从而得到原子价电子数。

1. 下载 Bader Charge Analysis 工具包。下载地址为：http://theory.cm.utexas.edu/henkelman/code/bader/
2. 下载 VTST 工具包。下载地址为：http://theory.cm.utexas.edu/vtsttools/scripts.html
3. 解压文件：tar zxvf bader_lnx_64.tar.gz 生成名为bader的可执行文件; tar zxvf vtstscripts.tgz 生成vtstscripts文件夹
4. 在vtstscripts文件夹中获取chgsum.pl脚本。
5. 在进行vasp计算中，在INCAR文件中添加：

   #bader
   LAECHG = .TRUE.
   LCHARG = .TRUE.

   

注意：

• Bader 只支持PAW 的方法；
• 需要Vasp version 4.6.31 08Feb07 and later；
• 为增加准确性，可以在INCAR文件中添加：NG(X,Y,Z)F需要在OUTCAR文件中寻找。

  # note : NG(X,Y,Z)F = 2 * NG(X,Y,Z)
  PREC   =  A   
  NGX    = 
  NGY    =  
  NGZ    =

  以Graphene为例：

1. 结构优化：

   # INCAR：
   SYSTEM = Graphene
   ISTART = 0
   ICHARG = 2
   #Startparameter for this run:
   PREC   =  A                                             
   #Electronic Relaxation 
   ENCUT  =  500
   NELM   =  60
   NELMIN =  6
   NELMDL =  -12    
   EDIFF  =  1E-5  
   LREAL  =  F 
   ALGO   =  Fast
   #==Ionic Relaxation==#
   EDIFFG =  -0.001        
   NSW    =  500             
   IBRION =  2
   ISIF   =  3   
   POTIM  =  0.1
   #DOS related values
   ISMEAR = 0
   SIGMA  = 0.02
   #Write flags
   LWAVE  =  F    
   LCHARG =  F
   #timestep for ELM
   NCORE  = 4
   
   # KPOINTS：
   K-Mesh
   0
   Gamma
   18  18  1
   0   0   0 

   算完之后得到CONTCAR和OUTCAR文件。

2. 输入命令：grep NGX OUTCAR，得到 NGX =    18 NGY =   18 NGZ =  150，我们在计算Bader Charge 时一般增大2~3倍。

3. 自洽计算进行 Bader Charge Analysis：

   # INCAR：
   SYSTEM = Graphene
   ISTART = 0
   ICHARG = 2
   #Startparameter for this run:
   PREC   =  A                                             
   #Electronic Relaxation 
   ENCUT  =  500
   NELM   =  100
   NELMIN =  6
   NELMDL =  -12    
   EDIFF  =  1E-6  
   LREAL  =  F 
   ALGO   =  Fast
   #bader
   LAECHG = .TRUE.
   LCHARG = .TRUE.
   NGX    = 36   
   NGY    = 36   
   NGZ    = 300
   #DOS related values
   ISMEAR = 0
   SIGMA  = 0.02
   #Write flags
   LWAVE  =  F  
   #timestep for ELM
   NCORE  = 4
   
   # KPOINTS：
   K-Mesh
   0
   Gamma
   18  18  1
   0   0   0 
   

   生成 AECCAR0 ，AECCAR1 ，AECCAR2 文件。

4. 复制 chgsum.pl 和 bader 文件到当前目录。
5. 使用命令：chmod 755 chgsum.pl ；./chgsum.pl  AECCAR0  AECCAR2 生成 CHGCAR_sum

6. 使用命令：chmod 755 bader ; ./bader CHGCAR -ref CHGCAR_sum ，生成 ACF.dat，BCF.dat，AtomVolumes.dat

7. 生成以下输出文件：ACF.dat，BCF.dat，AtomVolumes.dat

   ACF.dat包含每个原子的坐标，根据Bader分区与其相关的电荷，根据Bader分区的整体百分比以及到表面的最小距离。如果使用了伪电位，则应将该距离与核心区域的最大截止半径进行比较。

   BCF.dat包含每个Bader最大值的坐标，该体积内的电荷，最近的原子以及到该原子的距离。

   AtomVolumes.dat包含已分配给每个原子的每个卷的编号。

8. 为之后方便使用：不再需要复制 bader 文件。

   mkdir Bader-Charge-Analysis
   
   cp bader Bader-Charge-Analysis
   
   cd Bader-Charge-Analysis
   
   chmod 755 bader
   
   vi ~/.bashrc
   
   #Bader Charge Analysis
   export PATH="/root/soft/Bader-Charge-Analysis:$PATH"
   
   source ~/.bashrc

    

参考文章：

https://www.cnblogs.com/ljd4you/p/10390512.html

https://jingyan.baidu.com/article/d5a880eb8d3a1f13f147cc1d.html