计算图谱里的电势和电荷怎样对应？

在异质结或极性表面中，内建电场通常不从一张箭头示意图读出，而从差分电荷密度、Bader/Hirshfeld 电荷、功函数、费米能级对齐和面平均静电势之间的匹配关系中确定。

差分电荷密度 Δρ 描述成键后电子在哪些区域积累或耗尽，电势斜率描述电场方向，功函数差描述接触前电子化学势差，界面偶极则改变真空能级对齐。黄色和青色等值面能标记电荷重排区域，场强大小仍由势能曲线和模型长度给出。

图3. BiOBr/g-C3N4 与 BiOBr/S-g-C3N4 界面差分电荷密度。DOI：10.3389/fnano.2021.698351

BiOBr/g-C3N4 异质结中，界面附近电子积累和耗尽分布在两个组分之间，S 掺杂的 g-C3N4 改变局域电子结构后，界面电荷重排区域随之变化。

这里的黄色/青色等值面只说明 Δρ 的正负区域，Bader 电荷差才把电子转移量写成数值，EF 对齐决定接触后的驱动力方向，带边弯曲反映界面势垒的重新分布。

图4. BiOBr/g-C3N4 与 BiOBr/S-g-C3N4 接触前后的费米能级、带边弯曲和界面电场示意。DOI：10.3389/fnano.2021.698351

接触前，g-C3N4 一侧与 BiOBr 一侧的 EF 不同，接触后电子重新分布直到两个组分达到同一费米能级。界面处形成的正负电荷区给出内建电场，弯曲的 CB/VB 则把这种电场转化为载流子迁移和复合的能量图。

图中场强数值只属于该论文的堆垛、真空层和电荷分割方案；换成金属接触、极性溶剂或不同覆盖度，电势平台、界面距离和介电响应都会改变读数。

读异质结电场时，接触前的工作函数或费米能级差只描述电子化学势的初始差异；接触后的势垒形状由界面距离、层间轨道耦合、局域偶极和电荷屏蔽共同决定。

二维范德华异质结中，层间距从 2.6 Å 变到 3.3 Å，差分电荷密度的等值面可能仍相似，面平均电势的斜率却会变小；金属/半导体接触中，金属自由载流子会削弱内部电场，使势降集中在半导体耗尽区。

电荷转移量、势降位置和屏蔽长度指向同一个界面物理过程的不同读数。

把内建电场用于机制解释时看哪些模型条件

周期性 slab 模型里的内建电场会受到真空层厚度、偶极修正、表面终止、介电层和金属电极的共同影响；同一段材料在真空、绝缘层或金属接触中，电势曲线的斜率和平台位置可能差别很大。

铁电 BaTiO3/SrTiO3 或 BaTiO3/Pt 结构中，自发极化 PS 产生退极化场 Ed，Berry phase 极化、原子静电势包络线、DOS 是否闭合带隙和电极屏蔽长度共同限制场强解释。

图7. 铁电/真空、铁电/绝缘层和铁电/金属接触模型中的退极化场、静电势包络线和 DOS。DOI：10.1038/s41598-021-81237-0

当平面平均静电势在真空区出现斜率，周期镜像间相互作用、净偶极和修正方案都会影响读数；当斜率主要出现在材料内部，场强才更接近材料本征极化或界面电荷产生的结果。

把势差 ΔV 除以距离 L 得到近似场强时，距离应取电势近似线性变化的区域，单位换算要区分 eV、V、Å 和 m；1 V Å−1 与 1010 V m−1 等价，论文图中若出现数量级反常的标注，应回到原文模型和定义核对。

内建电场适合回答电荷为何偏向某一侧、能带为何弯曲、载流子为何在不同组分上富集、极化表面为何出现不同吸附环境。

把场与性能联系时，催化活性、器件电流或产物选择性还受表面态、缺陷浓度、溶剂屏蔽、外加电位和动力学能垒影响。

对于材料计算文章，较可靠的写法是把电荷密度差、面平均电势、功函数或带边位置、局域 DOS/PDOS和反应中间体能量分别写出对应对象，正文停在这些可复查的图谱信号上。

同一种材料换成不同计算对象后，横向搬用内建电场数值会丢掉模型差异。单层 Janus 材料的面外场主要来自原子层电负性差，氧化物铁电薄膜的 Ed 来自极化电荷和表面屏蔽，S-scheme 光催化异质结的界面场来自费米能级对齐后的空间电荷区。

若正文要把内建场和实验信号连接，可优先检查 XPS 结合能位移、KPFM 表面电势、光电流方向、EIS 电荷转移阻抗和原位谱峰变化是否与计算中的电势方向和载流子富集区域一致。