纯干货！STM模拟 | VASP零基础实用教程

STM（扫描隧道显微镜缩写为STM）是一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。

通过STM人类能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景。

STM图像可以通过VASP模拟，并与实验结果进行对比，可以作为模型合理性的验证手段。我们将通过本章教程来讲解一下如何模拟STM图像。

通过VASP模拟STM图像需要用到的软件是p4vasp，下载链接附在文后。p4vasp软件包含Linux和Windows版本， Ubuntu操作系统只需通过 “sudo apt-get install p4vasp”命令即可安装使用。

STM 模拟实际是将费米能级到费米能级加扫描偏压区域的所有态密度叠加：恒高模式，图像衬度直接体现距离表面某一高度的截面区域态密度。恒流模式，体现表面态密度等值面的轮廓，只不过将高度变化用图像衬度变化表示。所以，需要先进行上述静态计算得出体系的态密度DOS, 再在静态计算的基础上，然后复制静态计算后的文件夹，用STM模拟的INCAR文件进行替换并计算，得到费米能级至扫描偏压区间内所有PDOS 的叠加。

general:

SYSTEM = Name of your system

ENMAX = ***

ISMEAR = *** ; SIGMA = ***

ALGO= Fast

PREC = Single

partial charge densities:

LPARD = .TRUE.

LSEPK = .FALSE.

LSEPB = .FALSE.

NBMOD = -3

EINT = -1.25 # 实际扫描偏压

# ***表示根据自己的体系设定的数值。

对该INCAR文件进行一些说明：

LPARD = .TRUE.：计算部分分解的电荷密度。如果只设置这一行，则VASP还是会只计算总电荷密度，并且不会生成目标文件PARCHG，而是只有CHGCAR。

EINT = -1.25 ：可以给出2个实数，如果只给出一个，则另一个被自动设置为费米能级的值。该设置是要确定需要计算的能带的能量范围。

NBMOD = -3 ：计算的本征值在计算范围内的电子的分电荷密度，其电荷密度由费米能级标定。

LSEPB = .FALSE. ：采用默认值，不将每个能带的电荷密度分别写入PARCHG.nb，而是合在一起写入PARCHG。

LSEPK = .FALSE. ：不将每个k点的电荷密度分别写入PARCHG.nk，而是合在一起写入PARCHG。每个k点的权重由KPOINTS文件确定。

计算完成后，会生成PARCHG文件，这时我们需要用p4vasp软件打开PARCHG文件，进行相关设置即可得到模拟STM图像。

扫描模式针尖位置平滑设置亮度及对比度

如上图所示，我们可以调节扫描模式，针尖位置，亮度对比度等参数进行设置，对模拟STM进行调整，得到合适的STM图像。