VASP參數(shù)設(shè)置詳解

VASP參數(shù)設(shè)置詳解計(jì)算材料2010-11-3020:11:32閱讀197評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱轉(zhuǎn)自小木蟲，略有增減軟件主要功能：采用周期性邊界條件（或超原胞模型）處理原子、分子、團(tuán)簇、納米線（或管）、薄膜、晶體、準(zhǔn)晶和無(wú)定性材料，以及表面體系和固體l計(jì)算材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)（鍵長(zhǎng)、鍵角、晶格常數(shù)、原子位置等）和構(gòu)型l計(jì)算材料的狀態(tài)方程和力學(xué)性質(zhì)（體彈性模量和彈性常數(shù)）l計(jì)算材料的電子結(jié)構(gòu)（能級(jí)、電荷密度分布、能帶、電子態(tài)密度和ELF）l計(jì)算材料的光學(xué)性質(zhì)l計(jì)算材料的磁學(xué)性質(zhì)l計(jì)算材料的晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)（聲子譜等）l表面體系的模擬（重構(gòu)、表面態(tài)和STM模擬）l從頭分子動(dòng)力學(xué)模擬l計(jì)算材料的激發(fā)態(tài)（GW準(zhǔn)粒子修正）計(jì)算主要的四個(gè)參數(shù)文件：INCAR,POSCAR,POTCAR,KPOINTS,下面簡(jiǎn)要介紹，詳細(xì)權(quán)威的請(qǐng)參照手冊(cè)INCAR文件：該文件控制VASP進(jìn)行何種性質(zhì)的計(jì)算，并設(shè)置了計(jì)算方法中一些重要的參數(shù)，這些參數(shù)主要包括以下幾類：對(duì)所計(jì)算的體系進(jìn)行注釋：SYSTEM定義如何輸入或構(gòu)造初始的電荷密度和波函數(shù)：ISTART，ICHARG，INIWAV定義電子的優(yōu)化–平面波切斷動(dòng)能和綴加電荷時(shí)的切斷值：ENCUT，ENAUG–電子部分優(yōu)化的方法：ALGO，IALGO，LDIAG–電荷密度混合的方法：IMIX，AMIX，AMIN，BMIX，AMIX_MAG，BMIX_MAG，WC，INIMIX，MIXPRE，MAXMIX–自洽迭代步數(shù)和收斂標(biāo)準(zhǔn)：NELM，NELMIN，NELMDL，EDIFF定義離子或原子的優(yōu)化–原子位置優(yōu)化的方法、移動(dòng)的步長(zhǎng)和步數(shù)：IBRION，NFREE，POTIM，NSW–分子動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)：SMASS，TEBEG，TEEND，POMASS，NBLOCK，KBLOCK，PSTRESS–離子弛豫收斂標(biāo)準(zhǔn)：EDIFFG定義態(tài)密度積分的方法和參數(shù)–smearing方法和參數(shù)：ISMEAR，SIGMA–計(jì)算態(tài)密度時(shí)能量范圍和點(diǎn)數(shù)：EMIN，EMAX，NEDOS–計(jì)算分波態(tài)密度的參數(shù)：RWIGS，LORBIT其它–計(jì)算精度控制：PREC–磁性計(jì)算：ISPIN，MAGMOM，NUPDOWN–交換關(guān)聯(lián)函數(shù)：GGA，VOSKOWN–計(jì)算ELF和總的局域勢(shì)：LELF，LVTOT–結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)：ISIF–等等。主要參數(shù)說(shuō)明如下：SYSTEM：該輸入文件所要執(zhí)行的任務(wù)的名字。取值：字符串，缺省值：SYSTEMNWRITE：輸出內(nèi)容詳細(xì)程度。取值：0~4，缺省值：2如果是做長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)力學(xué)計(jì)算的話，最好選0或1(首末步/每步核運(yùn)動(dòng)輸出)，短時(shí)運(yùn)算用2，選3則會(huì)在出錯(cuò)的時(shí)候給出說(shuō)明信息。ISTART：決定是否讀取WAVECAR文件。取值：0~2，缺省0/1for無(wú)/有前次計(jì)算的WAVECAR（波函數(shù)）0：begin'fromscratch'，根據(jù)INIWAV初始化波函數(shù)1：restartwithconstantenergycut-off，從WAVECAR讀取波函數(shù)（重定義平面波集）2：restartwithconstantbasisset，從WAVECAR讀取波函數(shù)（平面波集不變）ICHARG：決定如何建立初始電荷密度。取值：0~2，缺省值:ifISTART=02else00：由初始波函數(shù)計(jì)算電荷密度1：從CHGCAR文件讀取電荷密度2：使用原子電荷密度的疊加+10非自洽計(jì)算ISPIN：是否進(jìn)行spinpolarizedcalculation。取值：1，2（1-no，2-yes），缺省值：2MAGMOM：在ICHARG=2或在CHGCAR中未包含磁化密度（ICHARG=1）時(shí)，指定每個(gè)原子的初始磁化時(shí)刻。取值：實(shí)數(shù)數(shù)組，缺省值:對(duì)ISPIN=2NIONS*1.0，對(duì)非共線型磁化體系3*NIONS*1.0INIWAV如何設(shè)置初始波函數(shù)，只在ISTART=0時(shí)使用。取值：0，1（0-最低動(dòng)能的平面波，1-隨機(jī)數(shù)），缺省值：1。IDIPOL控制計(jì)算單極、偶極和四極修正。取值：1~4。1~3只計(jì)算第一/二/三晶矢方向，適于厚板（slab）的計(jì)算4所有方向都計(jì)算，適于計(jì)算孤立分子PREC進(jìn)動(dòng)（precession）。取值：low/medium/high/normal/accurate/single)，缺省值:Normal（）；Medium（）VASP4.5+采用了優(yōu)化的accurate來(lái)替代high，所以一般不推薦使用high。不過(guò)high可以確?！敖^對(duì)收斂”，作為參考值有時(shí)也是必要的。同樣受推薦的是normal，適于作為日常計(jì)算選項(xiàng)。受PREC影響的參數(shù)有四類：ENCUT；NGX，NGY，NGZ；NGXF，NGYF，NGZF；ROPT。如果設(shè)置了PREC，這些參數(shù)就都不需要出現(xiàn)了，當(dāng)然直接設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)也有同樣效果。具體影響效果見p53~54。ENCUT平面波基組的截?cái)嗄芰浚╡V）。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：受PREC設(shè)置影響，從POTCAR文件中找出相應(yīng)的ENMAX/ENMIN值來(lái)設(shè)置。PREC=LowMediumAccurateNormalENCUT=ENMINENMAXENMAXENMAXSingleHighENMAXENMAX*1.3對(duì)于多個(gè)元素不同的ENMAX/ENMIN，都取最大值。該參數(shù)非常重要，最好不要手工去設(shè)置，除非文獻(xiàn)告訴你要用多少，或者經(jīng)過(guò)結(jié)果可靠性的驗(yàn)證。當(dāng)然，為了測(cè)試一下提交的任務(wù)，也不妨先設(shè)個(gè)較小的值。NGX，NGY，NGZ：控制FFT網(wǎng)格在三個(gè)晶矢方向上的格點(diǎn)數(shù)量。NGFX，NGFY，NGFZ：控制第二次更精確的FFT網(wǎng)格的格點(diǎn)數(shù)量。也是兩類重要的最好不要去動(dòng)的參數(shù)。在未指定的情況下將根據(jù)PREC的設(shè)置從POTCAR中自動(dòng)讀取。PREC=High/Accurate，基組中向量的2倍值，用來(lái)避免wraparounderrors，得到精確解。PREC=Low/Medium/Normal，基組中向量的3/4倍值（已足夠精確到1meV/atom）。LREAL:決定投射是在實(shí)空間還是倒易空間進(jìn)行。取值：.TRUE.（實(shí)空間）/.FALSE.（倒易空間），缺省值：.FALSE.用于求解贗勢(shì)的非局域部分用到的一個(gè)積分，在倒格空間里采用平面波基組求解，在實(shí)空間里則采用積分球求解。其他還有兩個(gè)選項(xiàng)：OorOn，AorAuto。On和.TRUE.的差別在于是否使用King-Smith算法優(yōu)化，設(shè)為Auto則進(jìn)行自動(dòng)選擇，推薦使用。ROPT:在LREAL=AutoorOn時(shí)，優(yōu)化控制每個(gè)核周圍的積分球內(nèi)的格點(diǎn)數(shù)。取值：實(shí)數(shù)數(shù)組ForLREAL=OnPREC=Low,700pointsintherealspacesphere(ROPT=0.67)PREC=Med,1000pointsintherealspacesphere(ROPT=1.0)PREC=High,1500pointsintherealspacesphere(ROPT=1.5)ForLREAL=AutoPREC=Low,accuracy10-2(ROPT=0.01)PREC=Med,accuracy2*10-3(ROPT=0.002)PREC=Highaccuracy2*10-4(ROPT=2E-4)NELM,NELMINandNELMDL：控制電子自洽循環(huán)步數(shù)。取值：整數(shù)NELM：電子自洽循環(huán)最大次數(shù)。缺省值：60NELMIN：電子自洽循環(huán)最小次數(shù)。缺省值：2NELMDL：弛豫次數(shù)。缺省值：ifISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=8，-5，ifISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=48，-12，else0NELMDL可以取負(fù)值。如果初始波函數(shù)采用隨機(jī)賦值，即ISTART=0，INIWAV=1，那么很可能開始的值比較離譜，那么在第一步核運(yùn)動(dòng)循環(huán)之前采用NELMDL（負(fù)值）步的非自洽（保留初始的H）步計(jì)算將減少計(jì)算所需的時(shí)間。EDIFF：指定電子自洽循環(huán)的全局中斷條件，用于控制收斂精度。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：10-4注意，即使EDIFF=0，NELM步電子自洽循環(huán)也會(huì)執(zhí)行。EDIFFG：指定離子弛豫循環(huán)的中斷條件，用于控制核運(yùn)動(dòng)的收斂精度。取值，實(shí)數(shù)，缺省值：10*EDIFFEDIFFG>0在兩個(gè)離子步的總自由能之差小于EDIFFG時(shí)停止EDIFFG<0在所有的力都小于EDIFFG時(shí)停止。EDIFFG=0在NSW步弛豫后停止此參數(shù)不支持MD，僅用于弛豫。NSW：給出最大離子步數(shù)。取值：整數(shù)，缺省值：0。NBLOCK，KBLOCK：取值：整數(shù)，缺省值：NBLOCK=1，KBLOCK=NSW在NBLOCK離子步后對(duì)成對(duì)相關(guān)函數(shù)和DOS進(jìn)行計(jì)算，并且把離子配置寫入XDATCAR文件。在KBLOCK*NBLOCK步主循環(huán)后平均的成對(duì)相關(guān)函數(shù)和DOS被寫入PCDAT和DOSCAR文件。IBRION：決定離子怎樣更新和運(yùn)動(dòng)。取值：-1~3，5~8（-1-無(wú)更新，0-MD，1-RMM-DIIS，2-共軛梯度算法，3-DampedMD，5,6：有限差分，7,8：密度函數(shù)擾動(dòng)理論），缺省值：ifNSW=0/1，-1，else0這個(gè)參數(shù)是和ISIF,IALGO/ALGO一起決定怎么算的最重要的參數(shù)。1~3是三種弛豫的方法，根據(jù)ISIF決定是否固定離子位置、晶胞大小和形狀，在INCAR中必須設(shè)置參數(shù)POTIM。0是標(biāo)準(zhǔn)的ab-initioMD，不受ISIF影響，即不改變晶胞大小和形狀。5~8支持HessianMatrix和phononfrequency的計(jì)算以及部分固定的MD。POTIM：IBRION=0時(shí)，給出MD每步步長(zhǎng)（fs），IBRION=1~3時(shí)，給出最小化的度量常量。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：IBRION=0無(wú)缺省，必須指定，IBRION=1,2,30.5ISIF：決定是否計(jì)算應(yīng)力張量以及弛豫中晶胞變化的自由度。取值：0~6，缺省值：ifIBRION=0(MD)0else2ISIF│calculate│calculate│relax│change│change│force│stresstensor│ions│cellshape│cellvolume┼┼┼┼┼0│yes│no│yes│no│no1│yes│traceonly│yes│no│no2│yes│yes│yes│no│no3│yes│yes│yes│yes│yes4│yes│yes│yes│yes│no5│yes│yes│no│yes│no6│yes│yes│no│yes│yes7│yes│yes│no│no│yestraceonlymeansthatonlythetotalpressureiscorrectIWAVPR：決定波函數(shù)和/或電荷密度怎樣從一個(gè)離子配置向下一個(gè)離子配置進(jìn)行推測(cè)。取值：0~3，10~13（0-無(wú)推測(cè)，1,11-用原子電荷密度進(jìn)行簡(jiǎn)單推測(cè)，2,12-二階推測(cè)，3,13-混合前兩種方法），缺省值：ifIBRION=0(MD),1,2(relaxation)2else(靜態(tài)計(jì)算)0推測(cè)結(jié)果保存在外部文件TMPCAR中，取值+10則全部使用內(nèi)存，不保存此文件。ISYM：決定是否使用對(duì)稱性。取值：-1~3（-1,0-不使用，1,2,3-使用），缺省值：if使用US-PP1，if使用PAW2ISYM=2使用一種效率更高也更節(jié)省內(nèi)存的電荷密度對(duì)稱性，ISYM=3時(shí)僅考慮力和應(yīng)力張量的對(duì)稱性，而電荷密度是非對(duì)稱的。SYMPREC：決定POSCAR文件中給出的位置的精度。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：10-5LCORR：決定是否對(duì)非完全自洽計(jì)算中的力進(jìn)行Harris修正。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：.TRUE.TEBEG,TEEND：控制從頭分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算中的起始溫度和最終溫度（MD有效）。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：TEBEG=0TEEND=TEBEG注意VASP的溫度定義與實(shí)際溫度有細(xì)微的差別，所以TEBEG=T×(N-1)/N，T為實(shí)際要求的溫度，N為原子數(shù)。SMASS：控制從頭MD中的速度。取值：-3~0，缺省值：-3微正則系綜（總自由能不變），-2保持初速度不變，-1每NBLOCK步調(diào)整速度，來(lái)保證動(dòng)能連續(xù)，>=0Nosé算法模擬正則系綜NPACO：成對(duì)相關(guān)函數(shù)的槽數(shù)。取值：整數(shù)，缺省值：256APACO：成對(duì)相關(guān)函數(shù)求值中的最大距離（?）。取值：整數(shù)，缺省值：16簡(jiǎn)單說(shuō)就是在不超過(guò)APACO的NPACO個(gè)距離上求成對(duì)相關(guān)函數(shù)PCF。RWIGS：給出Wigner-Seitz半徑，DOS計(jì)算用。取值：實(shí)數(shù)數(shù)組，缺省值：從POTCAR文件中讀取NELECT：總電子數(shù)，如果系統(tǒng)不是電中性的就必須設(shè)置，所帶電荷作為均一的背景電子氣考慮。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：-（價(jià)電子數(shù)），由POSCAR和POTCAR文件自動(dòng)決定（通常不必給出）。NUPDOWN上下自旋成分間的電子數(shù)之差。取值：整數(shù)，缺省值：未設(shè)置（此時(shí)將進(jìn)行完全弛豫）EMIN,EMAX：DOS求值的最小/最大能量。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：EMIN=-(lowestKS-eigenvalue-Δ)，EMAX=-(highestKS-eigenvalue-Δ)ISMEAR：決定每個(gè)波函數(shù)的部分占位fnk如何設(shè)置。取值：-5|-4|-3|-2|0|N（-5-帶有Blochl修正的四面體方法,-4-不帶Blochl修正的四面體方法,-3-根據(jù)INCAR文件中提供的smearing參數(shù)執(zhí)行循環(huán)，-2-從WAVECAR文件中讀取,-1-Fermi-smearing,0-Gaussiansmearing,>0-methodofMethfessel-PaxtonorderN，缺省值：1采用部分占位波函數(shù)，用一個(gè)函數(shù)來(lái)平滑積分，尤其是對(duì)于金屬體系可減少k點(diǎn)。SIGMA：決定smearing的寬度（eV）。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：0.2ALGO：指定電子最小化算法。取值：Normal(blockedDavidsonblockiterationscheme)/VeryFast(RMM-DIIS)/Fast(前兩個(gè)算法的混合)/All(波函數(shù)的所有帶同時(shí)更新)/Damped(dampedvelocityfrictionalgorithm)，缺省值:NormalIALGO：指定主算法（整數(shù)選擇算法）。取值：8(共軛梯度算法)/38(Davidsonblockiterationscheme)/48(RMM-DIIS)，缺省值：38算法是最重要的參數(shù)之一。一般VASP推薦使用的是以上三種算法，一般來(lái)說(shuō)8/38是初期比較快收斂，在接近平衡時(shí)采用48較快，在初期或MD時(shí)使用48可能會(huì)遇到不收斂的情況。也可以使用ALGO參數(shù)來(lái)替代IALGO，設(shè)置Fast，VASP會(huì)先用38，再自動(dòng)切換到48。各種算法只要收斂，結(jié)果應(yīng)該一致。另一個(gè)可能有用的選項(xiàng)是-1。不進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算，只對(duì)重要的步驟做計(jì)算測(cè)試，并將測(cè)試得到的各部分耗時(shí)輸出到OUTPUT中。VOSKOWN：決定是否使用VWN插值算法。取值：0(不使用)/1(使用)，缺省值：0如果使用了PW91泛函或需要計(jì)算磁性質(zhì)時(shí)可以設(shè)為1使用。Mixing-tags：IMIX：混合的類型，取值：整數(shù)，缺省值：4AMIX：線性混合參數(shù)。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：0.8（US-PP），0.4（PAW）AMIN：最小混合參數(shù)。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：0.1BMIX：Kerker混合方案的截?cái)嗖ㄏ蛄?。取值：?shí)數(shù)，缺省值：1.0AMIX_MAG：磁化過(guò)程的線性混合參數(shù)。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：1.6BMIX_MAG：磁化過(guò)程的Kerker混合方案的截?cái)嗖ㄏ蛄?。取值：?shí)數(shù)，缺省值：1.0WC：Broyden混合方案中每步的加權(quán)因子。取值：實(shí)數(shù)，缺省值：1000.0INIMIX：Broyden混合方案中的初始混合類型。取值：整數(shù)，缺省值：1MIXPRE：Broyden混合方案中的預(yù)處理類型。取值：整數(shù)，缺省值：1MAXMIX：Broyden混合器中存儲(chǔ)的最大步數(shù)。取值：整數(shù)，缺省值：-45值得注意的是，在MD或者弛豫的時(shí)候，設(shè)置MAXMIX（>0,一般約3倍的電子SC步數(shù)）可能會(huì)大大減少核運(yùn)動(dòng)步數(shù)，但同時(shí)也會(huì)增加對(duì)內(nèi)存的要求。LWAVE,LCHARG：決定是否把波函數(shù)（或電荷密度）寫入外部文件WAVECAR（或CHGCAR和CHG）中。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：.TRUE.LVTOT：決定是否把總局域勢(shì)寫入外部文件LOCPOT中。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：.FALSE.LELF：決定是否創(chuàng)建ELFCAR文件。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：.FALSE.ELFCAR用于保存ELF(electronlocalizationfunction)。LORBIT：和適當(dāng)?shù)腞WIGS一起決定是否創(chuàng)建PROCAR或PROOUT文件。取值：0|1|2|5|10|11|12，缺省值：0(創(chuàng)建DOSCAR和PROCAR文件)NPAR：用于控制VASP切換到帶間并行模式。取值：整數(shù)，缺省值：總節(jié)點(diǎn)數(shù)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算一個(gè)帶，可以提高并行效率，減少通訊量，但可能會(huì)大幅增加內(nèi)存的需求。NBANDS：給出計(jì)算中實(shí)際的總能帶數(shù)。取值：整數(shù)，缺省值：NELECT/2+NIONS/2（非自旋），0.6*NELECT+NMAG（自旋）NBANDS的取值應(yīng)使計(jì)算中包含相當(dāng)數(shù)量的空帶。因?yàn)橛?jì)算需要大量的空帶，至少要求1個(gè)空帶（否則VASP會(huì)給出警告）。NBANDS對(duì)于解決內(nèi)存需求非常重要。一般NBANDS在NELECT/2+NIONS/2以上可以得到較為精確的結(jié)果，但如果內(nèi)存不夠就只能減少NBANDS，在犧牲精度和體系大小之間平衡了。POTCAR文件贗勢(shì)文件，最重要的輸入文件之一?？梢岳斫鉃榉肿恿W(xué)模擬中的力場(chǎng)文件，但包含的信息更多。VASP將各元素優(yōu)化的INCAR里的參數(shù)也包含在該文件中，作為支持PREC的缺省選擇。通常各元素的POTCAR文件已經(jīng)包含在VASP軟件包中的贗勢(shì)庫(kù)里了，用戶需要做的是確定自己具體需要哪幾種贗勢(shì)，然后按照POSCAR文件里的順序，將所選擇的POTCAR文件按順序連接起來(lái)就可以了。如以下命令：catfile1file2file3>POTCAR贗勢(shì)庫(kù)中的贗勢(shì)文件可以分為以下幾類：根據(jù)產(chǎn)生方法的不同有Ultra-soft贗勢(shì)（USPP）和投影擴(kuò)充波贗勢(shì)（PAW）；根據(jù)交換關(guān)聯(lián)函數(shù)的不同有LDA（localdensityapproximation）和GGA（generalizedgradientapproximation，又可以再分為PW91和PBE）；根據(jù)半芯態(tài)的不同元素A的贗勢(shì)文件還可以分為A，A_sv和A_pv；根據(jù)選取的不同截?cái)嗄芰浚‥NMAX）元素A的贗勢(shì)文件還可以分為A，A_s和A_h。VASP的贗勢(shì)文件放在目錄~/vasp/potentials下，該目錄又包含五個(gè)子目錄：pot，pot_GGA，potpaw，potpaw_GGA，potpaw_PBE，其中每個(gè)子目錄對(duì)應(yīng)一種贗勢(shì)形式：pot==>PP,LDA；pot_GGA==>PP,GGA；potpaw==>PAW,LDA；potpaw_GGA==>PAW,GGA,PW91；potpaw_PBE==>PAW,GGA,PBE。每個(gè)目錄中每種元素根據(jù)截?cái)嗄芰亢桶胄緫B(tài)的不同還會(huì)有多個(gè)對(duì)應(yīng)的贗勢(shì)文件存在。在具體選取時(shí)可以參考各版本同目錄下的V_RHFIN和PSCTR文件，這兩個(gè)文件說(shuō)明了該版本的贗勢(shì)是如何生成的。選好所要使用的贗勢(shì)之后，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的目錄，會(huì)看到里面有四個(gè)文件：POTCAR.Z，PSCTR.Z，V_RHFIN.Z和WS_FTP.LOG?，F(xiàn)在需要用到的是第一個(gè)，把各元素的該文件解壓（zcatPOTCAR.Z>file），然后用cp或mv命令把這些文件移到工作目錄里，再用cat命令把它們合并到POTCAR中，就得到了我們需要的POTCAR。注意要記住這里元素的排列順序，以后在POSCAR文件中各元素的排列就是按照這個(gè)順序。POSCAR文件位置文件。描述所計(jì)算體系的晶胞參數(shù)、原子個(gè)數(shù)及晶胞中原子的位置，以及分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算時(shí)原子的初始速度。POSCAR文件示例：Si-fcc5.430.00.500.500.500.000.500.500.500.002Direct0.00.000.000.250.250.25POSCAR文件的結(jié)構(gòu)：第1行：任意文字注釋。第2行：晶格常數(shù)（?），也是晶矢的縮放系數(shù)，后面所有長(zhǎng)度值得自原值除以此值。a=b=c時(shí)取a即可，否則一般取三者最大值，若取負(fù)值，則為晶胞體積（?3）。第3-5行：定義晶矢。第6行：每種元素的原子個(gè)數(shù)，特別注意順序,要與下面的坐標(biāo)順序以及POTCAR中的順序一致。第7行：可省略，無(wú)需空行。做動(dòng)力學(xué)時(shí)，用于指定是否需要固定部分原子的坐標(biāo)。若是，此行以‘S’或者‘s’作為首字母即可。第8行開始為原子的坐標(biāo)位置，格式為optionlinecoordinate1ofelement1coordinate2ofelement1...coordinateNofelement1optionlinecoordinate1ofelement2coordinate2ofelement2...coordinateMofelement2...其中，optionline指定輸入坐標(biāo)的格式，除了第一個(gè)以外，如果后面的輸入格式同前，則都可以無(wú)空行省略。optionline可指定的輸入坐標(biāo)格式有兩種：‘D’or‘d’fordirectmode‘C’or‘c’or‘K’or‘k’forcartesianmode顧名思義，前者是定義在三個(gè)晶矢方向上的坐標(biāo)：R=R1×x+R2×y+R3×z，R1,R2,R3為前面的晶矢，x,y,z為輸入的三個(gè)坐標(biāo)，R為原子坐標(biāo)位矢，是相對(duì)于晶矢給出的，而后者則是以笛卡爾坐標(biāo)系來(lái)給出原子的絕對(duì)坐標(biāo)，實(shí)際就是將直角坐標(biāo)除以前面第二行定義的晶胞常數(shù)后得到的坐標(biāo)值。如果第7行設(shè)定為S(SelectiveDynamic)，則可以用以下形式定義各坐標(biāo)是否可以移動(dòng)：SelectivedynamicsCartesian0.000.000.00TTF0.250.250.25FFFKPOINTS文件設(shè)置布里淵區(qū)k點(diǎn)網(wǎng)格取樣大小或能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)沿高對(duì)稱方向的k點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，k點(diǎn)越密越多，計(jì)算精度也就越高，但計(jì)算成本也會(huì)越高。因此，對(duì)于原子數(shù)較多的體系的計(jì)算，需要謹(jǐn)慎的嘗試k點(diǎn)數(shù)目，在避免或者預(yù)先評(píng)估wrap-arounderror的前提下盡量減少k點(diǎn)數(shù)目。KPOINTS文件示例：k-pointsalonghighsymmetrylines11Reciprocal0.000.000.001.000.050.000.051.00……0.050.000.501.00KPOINTS文件結(jié)構(gòu)：第1行：注釋行。第2行：k點(diǎn)總數(shù)，或者‘0’（自動(dòng)生成網(wǎng)格（Automatick-meshgeneration））。如果是前者，給出k點(diǎn)總數(shù)，又分為兩種情況：M：全手動(dòng)（Enteringallk-pointsexplicitly），手動(dòng)輸入即自定義各個(gè)k點(diǎn)的坐標(biāo)和權(quán)重，推薦只在能帶計(jì)算時(shí)使用。此時(shí)：第3行：輸入格式標(biāo)識(shí)。直角坐標(biāo)（Cartesian）或倒易坐標(biāo)（Reciprocal）。同樣的，‘c’、‘C’、‘k’、‘K’forCartesian，其他首字母則自動(dòng)切換到Reciprocal。第4~n行:逐個(gè)k點(diǎn)的坐標(biāo)描述。格式為“xyzW”。其中“xyz”是該點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)，W是權(quán)重。所有k點(diǎn)的權(quán)重相互之間的比例對(duì)了就行，VASP會(huì)自動(dòng)歸一的。注意C坐標(biāo)和R坐標(biāo)的定義：C：k=(2π/a)(xyz)R：k=x*b1+y*b2+z*b3（b1-b3為倒易晶矢）這里“xyz”只是代表了坐標(biāo)的順序，與坐標(biāo)軸無(wú)關(guān)。一般如非必要，可以先用自動(dòng)模式生成k點(diǎn)，VASP會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)簡(jiǎn)約化后的k點(diǎn)矩陣，存于IBZKPT文件，可以直接復(fù)制里面的數(shù)據(jù)到KPOINTS文件中使用，這也是該輸入法的主要用途，可以減少重復(fù)自動(dòng)生成格點(diǎn)的時(shí)間。另一個(gè)用途是為了做精確的DOS（Densityofstatus）計(jì)算，由于這類計(jì)算所需的k點(diǎn)數(shù)極大，通過(guò)全手動(dòng)盡可能的優(yōu)化k點(diǎn)也就必需了。L：半手動(dòng)/線形模式（Line-mode）：在計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)時(shí)使用，此時(shí)需要精確地選取k點(diǎn)，在指定的高對(duì)稱性方向上生成指定數(shù)目的k點(diǎn)。此時(shí)：第2行：指定兩點(diǎn)間生成的k點(diǎn)數(shù)，不同于全自動(dòng)的總k點(diǎn)數(shù)。第2.5行：‘L’表示是線形模式。第3行：輸入格式標(biāo)識(shí)，同前。第4~n行：每行描述一個(gè)點(diǎn)，格式為“xyz”。每?jī)尚械狞c(diǎn)連成一條直線，在兩點(diǎn)間生成指定數(shù)目的k點(diǎn)。每隔兩行間以空行區(qū)分，例如：k-pointsalonghighsymmetrylines10Line-modeReciprocal0000.50.500.50.500.50.750.25最常用的方法是讓程序自動(dòng)生成k點(diǎn)網(wǎng)格，用戶只需定義網(wǎng)格取樣大小即可。此時(shí)：第2行：0第3行：生成k點(diǎn)的方法?！癆”：全自動(dòng)模式，可以看作以Г點(diǎn)為圓心以l為半徑做圓，當(dāng)然各晶矢不同時(shí)，相應(yīng)的圓就被拉成了橢圓，以確保三個(gè)倒格晶矢方向上覆蓋的k點(diǎn)數(shù)都為l“G”：Г/Gamma方法“M”：Monkhorst-Pack方法其它首字母：高級(jí)模式，就是用C坐標(biāo)或R坐標(biāo)直接輸入新的晶矢，一般不使用第4行：在各個(gè)晶矢方向上分割各晶矢的點(diǎn)數(shù)。一般為奇數(shù)，使得產(chǎn)生的k點(diǎn)是以Gamma點(diǎn)為中心的。第5行：是否移動(dòng)網(wǎng)格點(diǎn)以及移動(dòng)多少，也即偏移原點(diǎn)的位矢，一般設(shè)成“000”例如：Automaticgeneration0Monhkorst-Pack9990.00.00.0VASP的輸出文件主要包括：OUTCAR：包含運(yùn)行VASP作業(yè)后得到的絕大部分計(jì)算結(jié)果以及每步迭代的詳細(xì)情況；CHG,CHGCAR：給出體系的電荷密度。兩個(gè)文件內(nèi)容相同，但前者的數(shù)據(jù)精度比后者略低一些；DOSCAR,EIGENVAL：分別給出所計(jì)算體系的電子態(tài)密度和本征值。兩個(gè)文件中的能量值都是絕對(duì)的；WAVECAR：給出所計(jì)算體系的電子波函數(shù)，二進(jìn)制文件，不可編輯；OSZICAR：包含每次迭代或離子移動(dòng)情況的簡(jiǎn)單匯總；CONTCAR：給出離子進(jìn)行弛豫時(shí)，每次移動(dòng)后體系的晶格參數(shù)，與POSCAR內(nèi)容相同；PCDAT,XDATCAR：給出有關(guān)分子動(dòng)力學(xué)模擬中的一些結(jié)果，如配對(duì)相關(guān)函數(shù)；0人|分享到：閱讀(197)|評(píng)論(0)|引用(0)|舉報(bào)[交流]【活動(dòng)or資源】vasp晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)化★★★★★★★★★★

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youzhizhe:退還金幣50個(gè)2011-07-1814:56結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)是我們做計(jì)算的的第一步，往往也是最重要的一步，一個(gè)不合理的結(jié)夠優(yōu)化可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。在論壇里面也有很多蟲子們問(wèn)關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的問(wèn)題，貌似大家對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化不是很有把握。我在這里開貼只是拋磚引玉，希望大家積極交流。下面是我的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一些經(jīng)驗(yàn)，希望對(duì)大家有點(diǎn)用

第一步:注意保存的格式使用unix格式，ultredit可以選擇保存格式，如果用記事本編輯的話,所有的行前不能有空格（從*.cell里面復(fù)制過(guò)來(lái)的空格，自己加的沒關(guān)系）否則提示找不到原子，論壇里面有很多這樣的問(wèn)題。

第二步：

開始結(jié)構(gòu)優(yōu)化了，我們一般使用腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里使用的是侯老師所說(shuō)的方法，體積與能量的曲線然后擬合去能量最小的體積進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。先講能量與體積的曲線怎么得來(lái)的。

INCAR最主要是設(shè)置

PREC=

M#medium,highlow

ISTART=0#job:0-new1-cont2-samecut

ICHARG=2#charge:1-file2-atom10-const

EDIFF=0.1E-04#stopping-criterionforELM(對(duì)于大的體系是設(shè)置0.1E-03)

NSW=1000#numberofstepsforIOM

IBRION=2#ionicrelax:0-MD1-quasi-New2-CG

ISIF=4#stressandrelaxation

對(duì)于大的體系可以設(shè)置

IALGO=48

ALGO=VeryFast

如果速度還不行可以設(shè)置POTIM=0.1

KPOINTS

A

0

M

444(體積大的可以弄小一點(diǎn)，這個(gè)沒試過(guò)，但是感覺一個(gè)點(diǎn)可能有點(diǎn)問(wèn)題)

下面開始POSCAR

侯老師也說(shuō)過(guò)這個(gè)方法，在手冊(cè)里面這也是有的

其實(shí)就是通過(guò)取不同大小的晶胞分別優(yōu)化，取能量做圖。很多蟲子們總是在問(wèn)怎么建立，還有說(shuō)對(duì)于，有三個(gè)軸的怎么取晶格常數(shù)，在這里如果你采用我這里的方法就不用了（但是在INCAR里面必須設(shè)置ISIF=4），為什么呢？我們通過(guò)剛才建立POSCAR里面晶格常數(shù)1來(lái)實(shí)現(xiàn)，改變晶胞的大小就可以了。

有腳本，POSCAR就不需要了，但是剛才編輯的POSCAR還是有用的（其實(shí)這就是產(chǎn)生POSCAR的腳本），這個(gè)腳本是vasp的說(shuō)明書里面的

寫腳本rvasp

內(nèi)容如下：

24

vasp

E=`tail-1OSZICAR`;

echo$i$E>>SUMMARY

cpCONTCARCONTCAR$i

done

最前面

foriin

1.011.01

1.020.990.98（設(shè)置的體積比例,體積比例是i的3次方）

do

cat>POSCAR<

這里面

SYSTEM=TN-PEN

$i

7.365858463230930

0.81688833`tail-1OSZICAR`;echo$i$E>>SUMMARY（注意那個(gè)`是tab鍵上的那個(gè)，非單引號(hào)）

cpCONTCARCONTCAR$i

(這一步是我加的，把優(yōu)化好的復(fù)制出來(lái)，為了下一步優(yōu)化節(jié)省時(shí)間)

done

腳本rvasp寫好以后，最好dos2unix一下

再改變一下權(quán)限chmod+xrvasp，最后運(yùn)行./rvasp即可

第三步：

運(yùn)行腳本以后在SUNMMRY可以找到體積比例與對(duì)應(yīng)的能量，我們未必一定把體積算出來(lái)，用體積比例可以得到擬合曲線，具體做法，把數(shù)據(jù)放入origin，然后選中數(shù)據(jù)在analysis里面，選擇fiting，一般設(shè)置二次項(xiàng)擬合，找到能量最小值

第四步：

把能量最小值對(duì)應(yīng)的體積比例找出來(lái)，把得到的類似CONTCAR1.01（后面那個(gè)數(shù)據(jù)是體積比例，選擇一個(gè)離你擬合相差最小的一個(gè)）放到POSCAR中（cpCONTCAR1.01POSCAR），（如果你最開始選擇的體積比例間隔比較大的大，想得到更加精確的體積比例，就把CONTCAR1.01的內(nèi)容復(fù)制到rvasp腳本，替換掉中間部分，然后再在foriin后面設(shè)置你的體積比例，一般兩次都能找到比較好的體積比例）

第五步：

設(shè)置INCAR如下

PREC=

M#medium,highlow

ISTART=0#job:0-new1-cont2-samecut

ICHARG=2#charge:1-file2-atom10-const

EDIFF=0.1E-05#stopping-criterionforELM(對(duì)于大的體系是設(shè)置0.1E-03)

EDIFFG=-0.001

NSW=1000#numberofstepsforIOM

IBRION=2#ionicrelax:0-MD1-quasi-New2-CG

ISIF=3#stressandrelaxation（這里變?yōu)?，是因?yàn)槲覀償M合的未必是最合適的，通過(guò)這個(gè)參數(shù)可以適當(dāng)調(diào)節(jié)到更好）

后面的可以不要了，如果算不動(dòng)加上也無(wú)妨，但是最后一次優(yōu)化精確點(diǎn)好。里面的收斂標(biāo)準(zhǔn)看你自己定，上面的可以滿足大部分的要求，但是如果對(duì)構(gòu)型要求不嚴(yán)格的話可以適當(dāng)調(diào)低點(diǎn)收斂標(biāo)準(zhǔn)（EDIFF=0.1E-04EDIFFG=0.01），具體的收斂標(biāo)準(zhǔn)可以查看/bbs/viewthread.php?tid=2512497

KPOINTS可以加大數(shù)量，但是也沒什么太大的必要

A

0

M

444

POSCAR就是第四步得到的

輸入vasp計(jì)算

這一步運(yùn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化就可以！但是一定要查看OUTCAR中關(guān)于原子受力的信息，如果有個(gè)別受力太大的話還是不行的，要繼續(xù)優(yōu)化，使用最后一步就行了。

如果有什么意見或者錯(cuò)誤，歡迎大家指正！也希望大家能夠積極參與討論！資源]【原創(chuàng)】關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的總結(jié)，體會(huì)★★★★

小木蟲(金幣+1):獎(jiǎng)勵(lì)一下，鼓勵(lì)發(fā)有價(jià)值的話題

youzhizhe:標(biāo)題高亮2011-01-0409:54

youzhizhe(金幣+3):鼓勵(lì)原創(chuàng)。2011-01-0409:56:20

youzhizhe:設(shè)置為資源貼謝謝交流。2011-01-0409:56

cenwanglai:呵呵，有空再補(bǔ)充完全，發(fā)個(gè)長(zhǎng)貼，到時(shí)作為精華貼。2011-01-0510:04:16之前也有做結(jié)構(gòu)優(yōu)化，但是一直不太理解。最近導(dǎo)師讓我重新優(yōu)化結(jié)構(gòu)，結(jié)果被訓(xùn)的比較慘，之前的理解全部錯(cuò)誤，還好基本算是被導(dǎo)師點(diǎn)通了吧?，F(xiàn)在把我從導(dǎo)師那得來(lái)的知識(shí)還有我自己的總結(jié)跟大家分享一下，希望對(duì)大家有幫助。

優(yōu)化晶格常數(shù)，晶格常數(shù)取不同的值，最后得到晶格常數(shù)和能量的關(guān)系，再利用murn.f程序進(jìn)行處理（murn.f只是針對(duì)立方相的），i取不同的值最后得到不同的體積，假設(shè)i=1對(duì)應(yīng)的體積是V0，通過(guò)擬合可以得到最低的體積，但是這一點(diǎn)不一定對(duì)應(yīng)你所取的i值，這樣我們可以通過(guò)計(jì)算得到最小體積下的i值，i=（V/V0）^3(這里標(biāo)示開三次方)。得到最低能量下的體積對(duì)應(yīng)的i值之后，再把i值代入運(yùn)行一次，對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

注意：不可單獨(dú)對(duì)某一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)（a,c）進(jìn)行優(yōu)化（這是我開始犯得錯(cuò)誤），當(dāng)你固定一個(gè)參數(shù)優(yōu)化另一個(gè)參數(shù)的時(shí)候，你不能保證弛豫之后的力為0關(guān)于vasp收斂和優(yōu)化作者:bjmaowei25(站內(nèi)聯(lián)系TA)

收錄:2012-03-02

發(fā)布:2012-02-24請(qǐng)問(wèn)一下，關(guān)于vasp收斂，用能量來(lái)衡量，到什么程度可以算是收斂呢？

另外，如果剛開始精度不高，初始的晶體結(jié)構(gòu)不好，需要的時(shí)間長(zhǎng)，收斂后再優(yōu)化，將CONTCAR

復(fù)制到POSCAR在原目錄下運(yùn)行，其它的文件如WAVECAR需要?jiǎng)h除嗎？cavediger(站內(nèi)聯(lián)系TA)1.收斂精度要看你的要求和計(jì)算的性質(zhì)，不知道時(shí)就先用默認(rèn)值

2.優(yōu)化收斂與否就是看是否達(dá)到了你的要求，一般可以取少數(shù)k點(diǎn)，待收斂后，增加k點(diǎn)，cpCONTCARPOSCAR，再進(jìn)一步優(yōu)化，此時(shí)不需要?jiǎng)h除波函數(shù)文件。

3.初始結(jié)構(gòu)盡量給準(zhǔn)確點(diǎn)兒，這樣會(huì)節(jié)省不少時(shí)間的

搞不明白時(shí)，嘗試一下就懂了liliangfang(站內(nèi)聯(lián)系TA)1樓說(shuō)的很明白了，建議多看看說(shuō)明書，有中文的，比如侯柱峰老師講的就很好bjmaowei25(站內(nèi)聯(lián)系TA)樓:Originallypostedbycavedigerat2012-02-251038:

1.收斂精度要看你的要求和計(jì)算的性質(zhì)，不知道時(shí)就先用默認(rèn)值

2.優(yōu)化收斂與否就是看是否達(dá)到了你的要求，一般可以取少數(shù)k點(diǎn)，待收斂后，增加k點(diǎn)，cpCONTCARPOSCAR，再進(jìn)一步優(yōu)化，此時(shí)不需要?jiǎng)h除波函數(shù)文件。

...謝謝你的回復(fù)。我現(xiàn)在初步設(shè)計(jì)了一個(gè)包含80個(gè)原子的系統(tǒng)。為了收斂，我降低了精度，雖然運(yùn)行了幾個(gè)小時(shí)走了60步，自動(dòng)停下，但是不知到為什么看不到CONTCAR文件是空文件呢？這樣我沒法再優(yōu)化哦？

能問(wèn)下什么原因嗎？

附上關(guān)鍵的INCARKPOINTS

OSZICAR

文件

INCAR

SYSTEM

=Y2O3bjmaowei25(站內(nèi)聯(lián)系TA)樓:Originallypostedbyliliangfangat2012-02-251000:

1樓說(shuō)的很明白了，建議多看看說(shuō)明書，有中文的，比如侯柱峰老師講的就很好liliangfang(站內(nèi)聯(lián)系TA)初步建粒子位置的時(shí)候盡可能的準(zhǔn)確些，然后再優(yōu)化，ISIF的值也要設(shè)置，論壇里面有別人寫好的優(yōu)化步驟，你可以參考，另外80個(gè)粒子很多了，建議先優(yōu)化小一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)bjmaowei25(站內(nèi)聯(lián)系TA)樓:Originallypostedbyliliangfangat2012-02-251435:

初步建粒子位置的時(shí)候盡可能的準(zhǔn)確些，然后再優(yōu)化，ISIF的值也要設(shè)置，論壇里面有別人寫好的優(yōu)化步驟，你可以參考，另外80個(gè)粒子很多了，建議先優(yōu)化小一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)謝謝版主的回復(fù)，我建立的粒子坐標(biāo)，就是一個(gè)單元晶胞里面包含的的原子數(shù)目，而且用VESTA

打開POSCAR文件，就可以得到單元晶胞，是不是沒有設(shè)置ISIF值，就沒有CONTCAR文件呢，

因?yàn)樯鲜龀绦蜻\(yùn)行結(jié)果CONTCAR是空文件。

如果按你所指，優(yōu)化小一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，比如20個(gè)原子，1/4單元晶胞，或者說(shuō)是原胞吧，可以設(shè)置精度高后收斂，

可以得到的總能free

energy

TOTEN.

對(duì)于整個(gè)單元晶胞的優(yōu)化是不是，寫出被優(yōu)化的小結(jié)構(gòu)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，

最后算出總能是原胞的體積比倍數(shù)嗎？

謝謝！cavediger(站內(nèi)聯(lián)系TA)4樓:Originallypostedbybjmaowei25at2012-02-251328:

謝謝你的回復(fù)。我現(xiàn)在初步設(shè)計(jì)了一個(gè)包含80個(gè)原子的系統(tǒng)。為了收斂，我降低了精度，雖然運(yùn)行了幾個(gè)小時(shí)走了60步，自動(dòng)停下，但是不知到為什么看不到CONTCAR文件是空文件呢？這樣我沒法再優(yōu)化哦？

能問(wèn)下什么原因...你這不是優(yōu)化，就一單點(diǎn)，而且電子步都沒收斂，好好研究一下IBRION.

另外，檢查一下你的OUTCAR，看看是否有些原子間的距離不合理cavediger(站內(nèi)聯(lián)系TA)7樓:Originallypostedbybjmaowei25at2012-02-251449:

謝謝版主的回復(fù)，我建立的粒子坐標(biāo)，就是一個(gè)單元晶