使用VASP個人經(jīng)驗手冊

VASP的個人經(jīng)驗手:計算物理（Groupleader:教授。，在網(wǎng)上傳閱。文中提到的一manual或給我。如認為本手冊某些地方需要更正或修改的，請給我。當(dāng)在VASP的過程中遇到問題，也可以給我，大家一起學(xué)習(xí)VASP的使用，挖掘和掌二、VASP的主要輸入文件三、VASP的主要輸出文件一、程序的編：本（廈門大學(xué)物理系計算物理,Groupleader:教授）的是VASP4.4.5版本，所屬本的成員以及經(jīng)過教授同意使用的合作者必須遵守該軟代碼和贗勢庫以及編譯VASP得到的可執(zhí)行代碼?；騧kl（配合in 的fotran編譯器用，或ATLAS(或LibGOTO(Fortran編譯器：PGIfortran至少4.0以上版本 或In的ifc(8.0以上版本是ifort,ht 者可以從上到15天的試用版本，后者可以從到免費的版本?；蛘咴趪鴥?nèi)的個人ftp服務(wù)器上搜索它們的版本。這里假定已經(jīng)安裝好了fortran編譯器，所有文件都放在/home/houzf/VASP_SRC 器的操作系統(tǒng)是Linux:Redhat9.0。 壓：tarxzvfatlas3.6.0_Linux_P4SSE2.tar.gz解壓后得到一個Linux_P4SSE2，在此下有個lib子，該lib子中的文件為, 解壓后分別得到vasp.4.4vasp.4.lib，vasp.4.4vasp的主要源代碼，vasp.4.libvasp時需要的一些特定的數(shù)學(xué)庫程序，在這兩個中都有編譯時所用的makefile文件，針對機器和fortran編譯器，選擇相應(yīng)的makefile。進入vasp.4.lib 退出vasp.4.lib ，進入vasp.4.4 ##thefollowinglinesshouldallowyoutolinktoatlasbasedblas =-L../vasp.4.lib-ldmy../vasp.4.lib/linpack_double.o\ ../vasp.4.lib/lapack_double.o-L/usr/local/lib\ =-L../vasp.4.lib-ldmy../vasp.4.lib/linpack_double.o\ ##thefollowinglinesshouldallowyoutolinktoatlasbasedblas 修改后保存makefile文件，鍵入make命令開始編譯vasp。整個命令為： rootVASPvasp放到/bin下，則任何一個普通用戶都可以使用vasp。此時vasp可以當(dāng)成于一個linux令來使用了，不再需要把vasp拷貝到當(dāng)前的計算下。二、VASP的主要輸入文進行何種性質(zhì)的計算，POTCAR文件包含了體系中各類元素的贗勢，POSCAR文件描述了，KPOINTS描述了不可約布里淵區(qū)中k點取樣，即k點設(shè)置。,,,,電荷密度混合的方法：IMIX,AMIX,AMIN,BMIX,AMIX_MAG,BMIX_MAG,WC,INIMIX,MIXPRE,MAXMIX分子動力學(xué)相關(guān)參數(shù)：SMASS,TEBEG,TEEND,POMASS,NBLOCK,KBLOCK,,計算ELF和總的局域勢:LELFSYSTEMfcc ICHARG= ENCUT ISMEAR=0;SIGMA=0.1 !采用Gaussiansmearing方法，展寬為0.1eVPREC=Accurate 根據(jù)方法不同有Ultra-soft贗勢(USPP)和投影綴加波的贗勢(PAW)AA_svA_pv的不同根據(jù)ENMAX的大小有A,A_s和A_h的不同如果你拿到的贗勢文件的格式用相應(yīng)令把各元素的贗勢合并到一個文件中是以Z為擴展名的文件，用命令： 是解壓后的文件POTCAR，用命令 （當(dāng)有多類原子時，按POSCAR文件各類原子的順序，依次使用上面令，把相應(yīng)原子的POTCAR.Z合并到aa文件中） LDA和PBE的。PAW對不同元素，采用何PAW以及ENCUT值至少要取多少，所列的表PAW勢，表格中數(shù)字表示的是切斷動能值： BCNO PS I 注釋：X_d表示的是，d電子作為半芯態(tài)來處理的。為了得到較高的計算精度，一般采X_d的贗勢。X_h表示該勢比較硬，也是切斷動能要用的很大，它們一般是用含有這類原子的氧化物的計算中，為了提高計算的精度。其中Si_h一般用在含Si的沸石材料中。H 差都比較大。X_sv表示把s電子作為半芯態(tài)處理，X_pv考慮把p Mn_pv Mo_pv W Re_pv Fe_pv Cu_pv Ru_pv Os_pv 贗勢，進行test一下，然后選用合適的贗勢。 Pr EuGd La_s Ac_s Th_s Pa_s Np_s Pu_s性很強的（也就是強關(guān)聯(lián)效應(yīng)，計算出現(xiàn)的問題與一些過渡金屬氧化物（NiO,V2O3和FeO等）時的一樣。例子22手動輸入即自定義各個k點的坐標(biāo)和權(quán)重：只在能帶計算時用，其他的情況下不采用這種方法。在后面的能帶結(jié)構(gòu)計算會詳細介紹如何準(zhǔn)備手動輸入的k點。例子 !沿G-X11k !各kk-points!G-X10個kk-points!G-X10個k 三、VASP的主要輸出文VASPOUTCAR,CHG,CHGCAR,WAVECAR,DOSCAR,EIGENVAL,OSZICAR,CONTCAR,PCDAT,IBZKPT,XDATCAR。何從OUTCAR取出一些有用的信息：grep‘volume’ volumeofcell 第二行給出體系的體積是以?3/unitcell為單位給出的。ISMEAR5時，F(xiàn)reeenergyTOTENenergywithoutentropy ‘TOTEN’ -7.910804ISMEAR等于其他的值時，F(xiàn)reeenergyTOTENenergywithoutentropy是不相等，則 ‘entropy=’ | 6.171330;20.000000g/reciprocallatticevectors2、CHG后者的精度略低一些。下面是CHGCAR文件的例子： E+05E+05E+05E+05 數(shù)分別是NGX,NGYNGZ的值，它們表示在三個基矢方向上，對所計算的原胞進行分割，和CHGCAR必須是經(jīng)過迭代自洽得到的文件。3、DOSCAR和DOSCAR給出的所計算體系的電子態(tài)密度，EIGENVAL給出的是所計算體系的本征值。這四、參數(shù)設(shè)置與選擇的技1、置。下面以石結(jié)構(gòu)Si并采用USPP、LDA為例，進行說明：其POSCAR 2 Automaticgeneration 用來確定ENCUT的程序為run_ecut，其內(nèi)容為：rm cat>INCARSYSTEM=Si-DiamondENCUT=$iISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=-5PREC=!echo"ENCUT=$ieV" timeE=`grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf "%12.6f\n", echo$i 150-200-250-300-350-400-POTCARENMAX（ENMAX，則用其中最大的一個50eV。個合理的精度。但是采用以上方法經(jīng)過優(yōu)化得到的ENCUT一般可以滿足此條件。2、PRECENCUT、FFTROPT的LowMediumHighNormalAccurate4.5以上版本中才起作用)。在一般的計算時：4.5版本中用Normal，4.4版本中用Medium。當(dāng)要提高StresstensorHigh或AccurateENCUT的值。能和本征值的變化都小于EDIFFEDIFF0，則進行NELM步迭代后停止迭代。默認值為1E-4，一般情況沒有必要設(shè)置更小的值。EDIFF*10EDIFFG為負數(shù)，才是用來控制EDIFFG在分子動力學(xué)中也不起作用。度。VASP的manual上講了多種情況，這里的做法是：在進行能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度ISTART1ICHARG11ISTART0,ICHARG=2。如果由于斷電或其他情況，程序停止運行了，但是又想接著計算，此時在INCAR設(shè)置ISTART=1，ICHARG=1，其他的參數(shù)不變，文件也不用動。5、GGA和91GGAPE，表示采用Perdew-Burke-Ernzerhof交換關(guān)聯(lián)函數(shù)（只能用GGAPW91GGAPE等等。VOSKOWN是表示在VOSKOWN1VoskoWilkandNusairGGAPW91GGA時，應(yīng)設(shè)置VOSKOWN1VOSKOWN6、stress0是stress0是否是否否1是trace是否否2是是是否否3是是是是是4是是是是否5是是否是否6是是否是是7是是否否是7、ISMEARISMEARfnk。在采用有限溫度fnk時，smearingsmearing寬度ISMEAR=1,SIGMA=0.2?？赡艿娜≈禐?5,-4,-3,-2,-1,0,N（N表示正整數(shù)-2和-3。ISMEAR=-5，表示采用Bl?chl修正的四面體方法。ISMEAR=-1，表示采用Fermi-Diracsmearing方法。ISMEAR=0，表示采用Gaussiansmearing方法。一般情況N12就好，而且大多數(shù)情況，N=12給出的結(jié)果很接近。另外對半導(dǎo)體或絕緣體的計算（不論是靜態(tài)還是結(jié)構(gòu)優(yōu)化ISMEAR=-5；當(dāng)體系呈現(xiàn)ISMEARSIGMA用默認值就好。一般說來，無論是對何種體系，進行何種性質(zhì)的計算，采用ISMEAR=0，并選擇一個合適的SIGMA值都能得到合理的結(jié)果。ISMEAR0或NSIGMA的值？以fcc結(jié)構(gòu)Al，采用LDA、USPP為例來進行說明：其POSCAR2tAutomaticgeneration rm cat>INCARSYSTEM=Al-fccENCUT=250ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=0;SIGMA=PREC=!echo"SIGMA=$ieV" timeTS=`grep"EENTRO"OUTCAR|tail-1|awk "%12.6f\n", echo$i 0.10-0.12-0.14-0.16-0.18-0.20-0.22-0.24-0.26-0.28-0.30-entropyT*SEENTRO值中最小的那個所對應(yīng)的SIGMASIGMA=9、WignerSeitzspd和位置投影時。RWIGS=1.21.5……按POSCARVASP的manualRWIGSOUTCAR文件中，般很難調(diào)整，通常就直接取POTCAR文件中以?為單位的RWIGS值。SYSTEM=Al-fccENCUT=250ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=-5PREC=rm cat>KPOINTS !echo"kmesh=$ix$ix$i" timeE=`grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf "%12.6f\n", $5}'`KP=`grep"irreducible"OUTCAR|tail-1|awk "%5i\n", echo$i 來選擇合適的k點數(shù)目。五、材料基態(tài)性質(zhì)的計算方法和步在計算前，要明確采用的是何種贗勢；平面波切斷動能多大；k點網(wǎng)格多小；當(dāng)采用Gaussian-,Fermi-smearingMethfessel-Paxtonsmearing方法時，SIGMA多大；計算所選取的精度PREC；采取何種交換關(guān)聯(lián)函數(shù)。另外，在每步計算完后，要學(xué)會文件（INCAR,KPOINTS,POSCAR,OUTCAR以及其他的EIGENAL度，可以建立scfINCARKPOINTSPOSCAROUTCARCHGCARCHG chg.tgz OUTCAR EIGENVAL dos，然后把INCAR,KPOINTS,POSCAR, 單個原子的計算有兩個目的：1)檢驗贗勢的好壞；2)對稱性被破壞后自旋極化情況下的原對1）的情況，在VASP的贗勢庫，由于VASP是商業(yè)化的，這些元素的贗勢都是經(jīng)過組態(tài)時得到的能量，也就是POTCAR中EATOM的值。 1 SYSTEM=Al:atomENCUT=250.00NELMDL=5 !makefivedelaystillchargemixingISMEAR=0;SIGMA=0.1 !useGaussiansmearingmethod在1meV～10meV之間。對2)的情況，還是以計算單個原子Al的為例進行說明：SYSTEM=Al:atomENCUT=250ISYM= !noISPIN=2 !allowforspinpolarisationVOSKOWN=1 !thisisimportant,inparticularf ISMEAR=0 !Gaussiansmearing,otherwisenegativeoccupanciesSIGMA=0.1 !intermid.smearingwidthAMIX=0.2 BMIX=0.0001NELM=20 !20electronicstepsICHARG=1：SYSTEM=Al-fccENCUT=250ISTART=0;ICHARG=ISMEAR=-PREC= POSCARaexpaexp10rmforiin cat>POSCAR1t!echo“a=$iangstrom timeE=`grep“TOTEN” |tail-1|awk “%12.6f\n”, V=`grep“volume” |tail-1|awk‘{printf “%12.4f\n”,$5}’`echo$V 其中第一列數(shù)據(jù)是體積，單位為?3，第二列數(shù)據(jù)是能量，單位為eV原子位置參數(shù)需要優(yōu)化，步驟為（以計算六角結(jié)構(gòu)Mg的晶格參數(shù)為例進行說明：的值，準(zhǔn)備一個名為INCAR.relax的文件，其內(nèi)容大致如下：SYSTEM=Mg-ENCUT=ISTART=0;ICHARG=ISMEAR=1;SIGMA=NSW=60;IBRION=ISIF=POTIM=EDIFF=1E-5;EDIFFG=-1E-PREC=SYSTEM=Mg-hexENCUT=250ISTART=0;ICHARG=ISMEAR=-PREC=其中POSCARAutogeneration 2，4ISIFISIF的說明。其中“改c/ab/a的值。這三步可以通過運行程序run_cell來進行，其中run_cell的內(nèi)容如下：rmforiin2.81 cat>POSCAR2! echo"a=$iangstrom"; echo"a=$iangstrom" timeE=`grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf "%12.6f\n", V=`grep"volume"OUTCAR|tail-1|awk'{printf "%12.4f\n",$5}'`echo$V 合理，但是精度不高。這通過設(shè)置ISIF來進行的。還是以計算六角結(jié)構(gòu)Mg為例：SYSTEM=Mg-hexENCUT=250ISTART=0;ICHARG=ISMEAR=1;SIGMA=NSW=60;IBRION=ISIF=POTIM=EDIFF=1E-6;EDIFFG=-1E-PREC=2最后計算完后，得到的CONTCAR文件就包含優(yōu)化后的晶格參數(shù)。ETOM面單個原子計算中的第2）種情況計算得到的修正值。用。步驟為（并以計算fcc結(jié)構(gòu)Al為例進行說明：SYSTEM=Al-fccENCUT=250ISTART=0;ICHARG=ISMEAR=-PREC=KPOINTS和 1t用命令cpCHGCARrho.vasp，并僅在rho.vasp文件中第一行后加入_P1_charge/xxx…/，/ …/按POSCAR文件中每類原子的名稱給寫出。然后用VENUS打開rho.vasp文件，進行面電荷密度的分析。Al-fcc_P1_charge/Al/1 ： !特殊k !特殊kX!特殊k點的坐標(biāo),GLWKG 0.251572327- gk.xgk.fsyml，輸出文件為KPOINTS,inp.kpt。采用命令解壓保存的電荷密度文件chg.tgz：tarxzvfchg.tgzSYSTEM=Al-fccENCUT=250ISTART=1;ICHARG=#ISMEAR=-NBANDS=PREC=度時設(shè)置的NBADS一致。對4.5以上版本，可以不一致。零點）和highk.dat（用來畫豎線然后用origin畫圖。輸出文件為BANDS、bnd.dat和highk.dat。pbnd.f可以處理自旋極化情況下計算得到的EIGENVALbnd.datupbnd.datdnbnd.dat這兩個文件，分別對自旋向上和但是不能采用ISMEAR=-5或-4。計算材料的電子態(tài)密度可以包括總態(tài)密度和分波態(tài)密度，步驟為（fccAl的態(tài)：Automaticgeneration SYSTEM=Al-fccENCUT=250ISTART=1;ICHARG=ISMEAR=-RWIGS=PREC= 采用split_dos對態(tài)密度文件DOSCAR進行分割，得到總態(tài)密度DOS0，各個原子的分波錄下有對應(yīng)的OUTCAR和POSCAR文件。DOS0，DOS1?等文件的能量值是以費米能級作為能量參考零點。DOS0的第一列eVs、p、d六、材料磁性性質(zhì)的計INCARISPIN=2以及設(shè)置各類原子的初始磁矩，這通過MAGMOM來設(shè)置。更復(fù)雜的磁性性質(zhì)的計算，包括noncollinear磁性、spinorbit相互作用和Spinsprial磁性，需要再增加其他的。下面主要講的是如何進行簡單的磁性計算。根據(jù)設(shè)置MAGMOM的不同來確定計算材料的鐵磁、反鐵磁以及：提示：作磁性計算時，強烈采用PAW勢，得到的結(jié)果會更準(zhǔn)確些。INCAR文件的內(nèi)容為：SYSTEM=Ni-FMISTART0;ICHARG2ENCUT=350eVISMEAR=-5GGA=PE;VOSKOWN=1ISPIN=2MAGMOM=PREC=Nusair內(nèi)插公式來處理關(guān)聯(lián)部分。要設(shè)置成相同的值，在INCAR文件中，也可以不設(shè)置，程序會默認設(shè)置為1。KPOINTS和POSCAR 1 （這個是POSCAR文件的內(nèi)容計算完，從OSZICAR最后一行可以找到體系總的磁矩是0.567μB。這個也可以從通過grep‘magnetization‘OUTCAR在OUTCAR文件中找到（numberofelectron…magnetization…”這一行的數(shù)據(jù)。七、表面體系的計slab造sl