【摘要】 在文献中我们经常见到计算价带顶和导带底对应的电荷密度，通过分析这些特殊位置的电荷密度来说明具体哪个或者哪些原子在价带顶和导带底的贡献。

在文献中我们经常见到计算价带顶和导带底对应的电荷密度[1]，如图1所示，通过分析这些特殊位置的电荷密度来说明具体哪个或者哪些原子在价带顶和导带底的贡献。在有表面态的体系中，也经常计算表面态对应的电荷密度[2]，从而分析引起表面态的机制，如图2所示。

 

图[1]：计算CsPb0.972Sn0.028I3的CBM和VBM对应的部分电荷密度

 

图[2]：计算氧化的AlGaAs结构中表面态对应的部分电荷密度

 

那我们应该如何计算得到具体某个特定的态？或某个K点又或者某个能量区间的电荷密度呢？也就是partial charge density，也被称为band decomposed charge density。今天给大家简要介绍如何通过第一性原理，计算partial charge density，具体操作如下：

 

步骤一：结构优化

 

步骤二：静态计算（多K点）

设置LCHG=TRUE， LWAVE=TRUE，得到CHGCAR，WAVECAR文件

步骤三：计算Partial Charge Density

 

将上一步得到的CHGCAR 和WAVECAR考到新的计算文件夹中，可以计算以下三种不同形式的partial charge density，其INCAR分别有不同的设置。

 

1.指定能带(1, 2)，指定K点(1, 2)对应的电荷密度

 

INCAR：

ISTART = 1

ICHARG = 1

LPARD=.TRUE.

IBAND= 1 2

LSEPB=.TRUE.

KPUSE= 1 2

LSEPK=.TRUE.

 

计算结束后，得到输出文件PARCHG.0001.ALLK文件（PARCHG.0002.ALLK）和PARCHG.0001.0001（PARCHG.0002.0002）文件。

 

*注意：要将文件名PARCHG.XXXX.ALLK和PARCHG.XXXX.XXXX改为XXXXPARCHG才能在VESTA里查看。

 

2.指定能量区间（[E1, E2]）的电荷密度

INCAR：

ISTART = 1

ICHARG = 1

LPARD =.TRUE.

EINT = E1 E2

LSEPB =.TRUE.

LSEPK =.TRUE.

 

*注意：计算结束后，得到输出文件PARCHG文件。可以直接在VESTA中查看。

 

3.费米能级附近（[Ef-1.0, Ef]）的电荷密度

INCAR：

ISTART = 1

ICHARG = 1

LPARD =.TRUE.

NBMOD = -3

EINT = -1

LSEPB =.TRUE.

LSEPK =.TRUE.

 

*注意：计算结束后，得到输出文件PARCHG文件。可以直接在VESTA中查看。

 

参考文献：

[1] https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.04.084

[2] https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.12.043

 

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