层错构型（Stacking Fault）

Group: Defect | Class: StackingFaultCard

功能说明

沿指定 Miller 晶面做相对滑移，生成不同位移量的层错结构。选定 hkl 晶面后，从指定层开始将上层原子整体平移，扫描位移步长覆盖堆垛错配路径。

\[\mathbf{n}=\frac{h\mathbf{b}_1+k\mathbf{b}_2+l\mathbf{b}_3}{|h\mathbf{b}_1+k\mathbf{b}_2+l\mathbf{b}_3|},\quad \hat{\mathbf{s}}\perp\mathbf{n},\quad \mathbf{r}'_i=\mathbf{r}_i+\hat{\mathbf{s}}\Delta d\ (\text{if } \mathbf{r}_i\cdot\mathbf{n} \ge z_{\text{plane}})\]

操作示例

场景：模型在层错能曲线上完全失真

你在 fcc Cu 上训练了一个 NEP 模型，体相弹性能和力都很好。然后你尝试算 (111) 面的广义层错能（GSFE）曲线——模型预测的层错能是 DFT 参考值的 3 倍，曲线形状也不对。

诊断思路： GSFE 曲线是体系在不同滑移位移下的能量响应。训练集里所有结构都是完美晶体，没有任何原子层之间发生了相对位移的构型。模型对”层间滑移”这个自由度的能量函数完全靠外推。需要沿目标滑移方向生成一组已知位移量的层错结构。

输入： 一个 fcc Cu 的超胞，c 轴已沿 [111] 方向

目标： 沿 (111) 面，从 0 到 1.0 的位移范围，步长 0.1，生成 11 个层错构型

参数设置：

h k l = [1, 1, 1]
Step = [0.0, 1.0, 0.1]（单位 Å，沿面内滑移方向）
Layers = [3]

输出： 11 个结构（位移 0.0, 0.1, 0.2, …, 1.0），上层原子相对下层整体平移指定距离，带 SF(hkl=111,d=...) 标签

怎么验证训练集质量改善：

重训后重新计算 GSFE 曲线，形状和峰值应接近 DFT 参考
检查位移量最大的构型是否还保持合理键长（不会严重重叠）
如果只有一条滑移方向不够，换 hkl = 110 或 100 覆盖不同滑移系统
步长太长可能漏掉能量鞍点——GSFE 场景建议步长 ≤ 0.05

什么时候加这张卡、什么时候不加

加：

模型对层错能、堆垛缺陷、滑移路径预测差
研究塑性、位错、相变相关的力学性质
训练集只有完美晶格，缺少层间位移自由度样本

不加：

体系不关心塑性/位错，只做弹性或振动性质
体系不是层状或晶体结构（如非晶、分子液体）

参数说明

HKL（hkl）

Sequence[int]，默认 (1, 1, 1)。Miller 指数，定义你要切哪个晶面做滑移。

低指数面（111, 110, 100）是最常见的滑移系统，你应该先从这几个试起。中指数（222, 311）对应次密排面，高指数（333+）是更高阶滑移系统——先用低指数验证通了再往上走。

Step（step）

Sequence[float]，默认 (0.0, 1.0, 0.5)。[起始, 结束, 步长]，单位 A。沿 hkl 面内滑移方向平移上层原子，分层方向由 hkl 法向决定。

步长越小、范围越宽，输出的层错构型越多。保守用 [0.0, 0.3, 0.1] 出 4 个点；平衡用 [0.0, 0.6, 0.1] 出 7 个点；如果你要扫完整 GSFE 曲线，用 [0.0, 1.0, 0.05] 出 21 个点。

Layers（layers）

int，默认 1。从第几层开始做相对位移。

单层滑移（1）覆盖绝大多数需求；多层滑移（2-5）适合研究厚 slab 中间层的错排行为。

常见问题

输出只有一个结构。 步长 ≤ 0 或 step 的 start == end 时只产生一个结构。

位移后原子严重重叠。 小步长（如 0.05）通常不会。大步长（如 0.5+）在密集晶面可能产生重叠，抽查最近邻距离。

层错面不是我想要的。 确认 hkl 定义的面法向是否与你的预期滑移面一致。

输出标签

SF(hkl={h}{k}{l},d={位移量})

可复现性

无随机性。同参数同输入 → 严格一致输出。