13. Complex gallery — 10 个真实复杂界面 / 表面 / 缺陷示例
前面的章节都用单层 MoS₂ 这类最小例子讲清楚机制。这一页给 10 个像真研究项目里会用的复杂案例：多层、异质结、错位、表面吸附、缺陷簇、阶梯。每个案例都给出可直接复制的命令、视觉特征、研究语境。
所有命令默认在
mat init之后的 run 目录里跑；不传out=时自动落到runs/NNN-run/<name>.vasp，并自动产出同名.png+.summary.md。
C1 — MoS₂ 3×3 supercell（27 原子）
用途：缺陷物理 / ML 数据集生成 / 弛豫研究的基础平台。3×3 比 1×1 更接近"无限大"——周期镜像的缺陷之间相互作用大幅减弱。
mat init -q
mat build mos2 -q
mat /structures update supercell=3x3 out=mos2-3x3.vasp -q视觉特征：9 个紫色 MoS₆ 八面体平铺成 3×3 阵列。
C2 — MoS₂ 3×3 + 3 个 S 空位簇（缺陷簇）
用途：研究空位簇对带隙 / 磁性 / 缺陷态局部化的协同效应。三个相邻 S 空位形成"线缺陷"模型，常见于实验 STM 观测的缺陷链。
mat perturb vacancy=index:1,4,7 mos2-3x3.vasp out=mos2-3x3-Svac-cluster.vasp -q视觉特征：与 C1 对比，中央断开一段——三个相邻 S 被删除，八面体破裂。
C3 — MoS₂ 3×3 + V_Mo + V_S（异性双缺陷）
用途：复合缺陷的形成能与电子结构。模拟同位的金属空位 + 硫空位（实验 TEM 常见的关联缺陷）。
mat perturb vacancy=index:0,1 mos2-3x3.vasp out=mos2-3x3-MoVac-Svac.vasp -q视觉特征：缺洞靠近而不是均匀分布——与 C2 的纯 S 簇区别明显。
C4 — MoS₂ / hBN 异质双层
用途：2D 异质结的电荷转移、能级排列、moiré 物理研究起点。hBN 因带隙宽常作绝缘衬底。
mat build mos2 -q
mat build hbn -q
mat strain a:26%,b:26% hbn.vasp out=hbn-stretched.vasp -q # 拉到匹配 MoS2 晶格
mat build bilayer mos2.vasp hbn-stretched.vasp interlayer=3.4 \
out=mos2-hbn-hetero.vasp -q视觉特征：图例出现 4 种元素（B / Mo / N / S）——同一 cell 里两类材料并存，这在普通单一材料图中绝不会看到。
C5 — MoS₂ 双层 1.6 Å 错位 + 5° 旋转（moiré 起点）
用途：扭转双层 moiré 超晶格的起点。1.1° 真实 moiré 周期太大（>100 nm cell）不实用，但 5° 是研究"局域 stacking 域"的常用值。
cp mos2.vasp /tmp/a.vasp && cp mos2.vasp /tmp/b.vasp
mat build bilayer /tmp/a.vasp /tmp/b.vasp interlayer=6.5 out=bi-mos2.vasp -q
mat perturb shift=top:1.6,0 rotate=top:5 bi-mos2.vasp \
out=mos2-bilayer-shifted.vasp -q视觉特征：与标准 AB 堆叠不同，上下两个八面体水平错开而非垂直对齐——错位与旋转的综合效果。
C6 — Pt(111) 4 层 slab + O 吸附在 hollow 位
用途：催化反应的"经典首步"——计算氧气解离 / 还原反应 (ORR) 中间体能量。fcc hollow 是 Pt(111) 上 O 最稳定的位点。
mat build slab metal=Pt miller=1,1,1 layers=4 vacuum=15 supercell=2,2 \
out=pt111-slab.vasp -q
mat /adsorbates create pt111-slab.vasp adsorbate=O site-type=hollow \
out-dir=adsorbed/ -q视觉特征：4 层 Pt（灰球）+ 表面上方一个红色 O 原子坐在三个 Pt 围成的 hollow 三角中央。图例多出 O。
C7 — Pt(111) + CO 吸附在 ontop
用途：CO 中毒 / CO 氧化 / 甲醇燃料电池的最常用模型。CO 在 Pt(111) 上 ontop 位最稳定（在 hollow 上反而能量更高，这是 DFT 的著名"CO puzzle"）。
mat /adsorbates create pt111-slab.vasp adsorbate=CO site-type=ontop \
out-dir=adsorbed-co/ -q视觉特征：表面上方红 O + 黑 C 两个原子竖直立在某个 Pt 顶上，与 C6（单 O 在 hollow）区别立即可见。图例 3 个元素：C / O / Pt。
C8 — MoS₂ 三层 ABA 堆叠（trilayer）
用途：研究层数对电子结构的影响。MoS₂ 单层有直接带隙、双层 / 三层 / 块体是间接带隙；ABA 三层是 2H 体相的最小重复单元。
mat build bilayer mos2.vasp mos2.vasp interlayer=6.5 out=mos2-bi.vasp -q
mat build bilayer mos2-bi.vasp mos2.vasp interlayer=6.5 \
out=mos2-trilayer-ABA.vasp -q视觉特征：三个八面体竖直叠——区别于所有单层 / 双层结构，是这套案例里唯一的三层。
C9 — 钙钛矿八面体阵列 2×2 + Mn → Fe 取代缺陷
用途：氧化物钙钛矿（如 LaMnO₃）的 B 位掺杂研究——Fe 掺杂改变磁序、Jahn-Teller 畸变、催化活性。
mat build octa-lattice nx=2 ny=2 mode=corner-sharing center=Mn ligand=O \
out=perovskite-2x2.vasp -q
mat perturb substitute=0:Fe perovskite-2x2.vasp \
out=perovskite-MnFe-defect.vasp -q视觉特征：4 个 corner-sharing 八面体平铺（红 O 顶点 + 紫 Mn 中心），其中一个中心是棕色 Fe——人眼一看就知道哪个是缺陷位。图例多出 Fe。
C10 — Pt(111) 4×2 大 supercell + 一排原子缺失（阶梯表面）
用途：研究表面台阶 / 缺陷对催化活性的影响——多数实际催化剂表面都有这类阶梯位（step site），其反应活性常常高于平坦表面。
mat build slab metal=Pt miller=1,1,1 layers=4 vacuum=15 supercell=4,2 \
out=pt111-4x2.vasp -q
mat perturb vacancy=index:14,15,16,17 pt111-4x2.vasp \
out=pt111-step.vasp -q视觉特征：4×2 大 Pt 表面，右上方一整排 Pt 原子缺失形成阶梯——与 C6/C7 的平整 2×2 表面区别明显，这是 10 张图里唯一的"表面有缺口"的结构。
视觉差异速查表
| # | 关键特征 | 与他人最大差别 |
|---|---|---|
| C1 | 9 八面体平铺 | 唯一完整 3×3 阵列 |
| C2 | 中央断 3 八面体 | 缺陷簇 |
| C3 | 中央两处不同位置缺洞 | V_Mo + V_S 不同位 |
| C4 | 4 元素图例 | 唯一异质结 |
| C5 | 双层水平错开 | 唯一旋转 + 横移 |
| C6 | 表面单红 O 球 | hollow 吸附 |
| C7 | 表面 C + O 二原子立柱 | ontop 二原子分子 |
| C8 | 竖直 3 八面体 | 唯一三层 |
| C9 | 4 八面体阵列 + 棕色 Fe 中心 | 唯一异色掺杂 |
| C10 | 表面有缺口 | 唯一阶梯表面 |
复用：写自己的复杂案例
这 10 个案例覆盖了 mat 的所有能力组合：
- 多层：
mat build bilayer A B interlayer=D（可链式做三层、四层） - 异质结：
mat strain a:26% B.vasp把元素拉到匹配再 bilayer - 错位 / 旋转：
mat perturb shift=top:dx,dy rotate=top:deg - 吸附：
mat /adsorbates create slab.vasp adsorbate=MOL site-type=TYPE out-dir=... - 缺陷簇：
mat perturb vacancy=index:i,j,k（精确控位） - 掺杂：
mat perturb substitute=index:Element - 阶梯：在大 supercell 上一排
vacancy=index:... - 超胞：
mat /structures update supercell=NxM
任何研究方向想加新案例：从一种最简结构出发，链式叠上 build → supercell → strain → perturb → adsorb，每步自动产 PNG 让你看着图试错，做错了一眼能看出来。
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