VASP第一原理電子結(jié)構(gòu)計(jì)算程序

第一原理電子結(jié)構(gòu)計(jì)算程序：VASP

程序原理輸入文件輸出文件應(yīng)用POTCARKPOINTSPOSCARINCAR輸入文件pseudopotentailfileBrillouinzonesamplingstructuraldatasteeringparametersChoosingPOTCARfileLDAGGAPAW_LDAPAW_GGAPAW_PBE(VASP4.5)CheckfollowinglineinPOTCARLEXCH=CAor91GGA=LPAW=T根本任務(wù)

計(jì)算電子態(tài)密度,能帶,電荷密度優(yōu)化晶體參數(shù)內(nèi)部自由度弛豫結(jié)構(gòu)弛豫INCAR輸入文件:程序控制參數(shù)

System=diamondSiISTART=0ENCUT=150.0NELM=200EDIFF=1E-04EDIFFG=-0.02

GGA=91NPAR=4NSW=100IBRION=2ISIF=2ISYM=1LWAVE=FLCHARG=F

POSCAR輸入文件:原胞中的原子位置DiamondSi3.90.00.50.50.50.00.50.50.50.01Direct0.00.00.0

基矢的公因子基矢a1基矢a2基矢a3原胞中的原子個(gè)數(shù)坐標(biāo)系選為基矢構(gòu)成的坐標(biāo)系基矢坐標(biāo)系下原子的位置KPOINTS輸入文件:控制K-點(diǎn)的選取方式K-Points0MonkhorstPack111111000POTCAR輸入文件:贗勢(shì)文件

USSi4.00000000000000000parametersfromPSCTRare:VRHFIN=Si:s2p2LEXCH=CAEATOM=115.7612eV,8.5082RyGGA=-1.4125-1.4408.0293-.9884eVTITEL=USSiLULTRA=TuseultrasoftPP?IUNSCR=1unscreen:0-lin1-nonlin2-noRPACOR=1.580partialcoreradiusPOMASS=28.085;ZVAL=4.000massandvalenzRCORE=2.480outmostcutoffradiusRWIGS=2.480;RWIGS=1.312wigner-seitzradius(auA)ENMAX=150.544;ENMIN=112.908eVEAUG=241.945…………

輸出文件OUTCARCONTCARCHGCARCHGWAVECARDOSCAREIGENVALOSZICARLOCPOTPROOOUT例如1:用VASP求硅的電子態(tài)密度和能帶分如下幾步:(1).生成4個(gè)輸入文件:POSCAR

POTCAR

INCAR

KPOINTS(2).優(yōu)化晶格參數(shù),求出能量最低所對(duì)應(yīng)的晶格參數(shù)(3).固定晶格參數(shù),求出能態(tài)密度(DOSCAR),確定費(fèi)米能量(4).修改KPOINTS和INCAR輸入文件,固定電荷密度,做非自洽計(jì)算,得到輸出文件EIGENVAL(5).提取數(shù)據(jù),畫圖(1).生成4個(gè)輸入文件:POSCAR

POTCAR

INCAR

KPOINTS

System=diamondSiISTART=0ENCUT=150.0NELM=200EDIFF=1E-04EDIFFG=-0.02

NPAR=4NSW=1IBRION=2ISIF=2ISYM=1DiamondSi5.50.00.50.50.50.00.50.50.50.02Direct0.00.00.0

0.250.250.25

K-Points0MonkhorstPack212121000VASP提供各種POTCAR(2).優(yōu)化晶格參數(shù),求出能量最低所對(duì)應(yīng)的晶格參數(shù)運(yùn)行VASP程序,查看SUMMARY.fcc輸出文件:(3).固定晶格參數(shù),求出能態(tài)密度(DOSCAR),確定費(fèi)米能量找到平衡晶格常數(shù)后,把該值寫入到POSCAR文件中,并增加K點(diǎn)數(shù)作一個(gè)離子步自洽計(jì)算(NSW=0,IBRION=-1).(ii)從DOSCAR輸出文件中讀出態(tài)密度和費(fèi)米能級(jí),費(fèi)米費(fèi)米能級(jí)也可從OUTCAR中讀出.(4).做非自洽計(jì)算,求電子結(jié)構(gòu)修改INCAR文件:將參數(shù)ICHARG設(shè)為11修改KPOINTS輸入文件運(yùn)行VASP程序,從輸出文件EIGENVAL中提出電子結(jié)構(gòu)畫出電荷密度VASP輸出電荷密度文件CHGCAR采用免費(fèi)程序LEV00處理數(shù)據(jù)文件CHGCARwwwmp.ucl.ac.uk/lev例如2:用VASP求Mg的電子態(tài)密度和能帶分如下幾步:(1).生成4個(gè)輸入文件:POSCAR

POTCAR

INCAR

KPOINTS(2).優(yōu)化晶格參數(shù),求出能量最低所對(duì)應(yīng)的晶格參數(shù)(3).固定晶格參數(shù),求出能態(tài)密度(DOSCAR),確定費(fèi)米能量(4).修改KPOINTS和INCAR輸入文件,固定電荷密度,做非自洽計(jì)算,得到輸出文件EIGENVAL(5).提取數(shù)據(jù),畫圖(1).生成4個(gè)輸入文件:POSCAR

POTCAR

INCAR

KPOINTS

System=hcpMgISTART=0ENCUT=150.0NELM=200EDIFF=1E-04EDIFFG=-0.02

NPAR=4NSW=1IBRION=2ISIF=2ISYM=1K-Points0MonkhorstPack212121000VASP提供各種POTCARHcp-Mg3.2080.5-0.86600.50.86600.00.01.62Direct0.00.00.00.666670.333330.5c/a(2).優(yōu)化晶格參數(shù),求出能量最低所對(duì)應(yīng)的晶格參數(shù)hcp結(jié)構(gòu)晶體含有一個(gè)內(nèi)部自由度,晶格參數(shù)優(yōu)化過程要比立方結(jié)構(gòu)費(fèi)時(shí)Mg:a=3.208,c/a=1.6(3).固定晶格參數(shù),求出能態(tài)密度(DOSCAR),確定費(fèi)米能量找到平衡晶格常數(shù)后,把該值寫入到POSCAR文件中,并增加K點(diǎn)數(shù)作一個(gè)離子步自洽計(jì)算(NSW=0,IBRION=-1).(ii)從DOSCAR輸出文件中讀出態(tài)密度和費(fèi)米能級(jí),費(fèi)米費(fèi)米能級(jí)也可從OUTCAR中讀出.(4).做非自洽計(jì)算,求電子結(jié)構(gòu)修改INCAR文件:將參數(shù)ICHARG設(shè)為11修改KPOINTS輸入文件運(yùn)行VASP程序,從輸出文件EIGENVAL中提出電子結(jié)構(gòu)k-pointsalonghighsymmetrylines100!100intersectionsLinemoderec000!gama0.33330.33330!K0.33330.33330!K0.50.00.0!M0.50.00.0!M000!gama000!gama000.5!A000.5!A0.33330.33330.5!H0.33330.33330.5!H0.50.00.5!L0.50.00.5!L000.5!AKPOINTS文件:

電荷密度Be(0001)例如3:用VASP求鉛鋅礦結(jié)構(gòu)CoO的電子結(jié)構(gòu)設(shè)CoO呈鐵磁性,故需做自旋極化計(jì)算(1).生成4個(gè)輸入文件:POSCAR

POTCAR

INCAR

KPOINTS(2).優(yōu)化晶格參數(shù),求出能量最低所對(duì)應(yīng)的晶格參數(shù)(3).固定晶格參數(shù),求出能態(tài)密度(DOSCAR),確定費(fèi)米能量(4).修改KPOINTS和INCAR輸入文件,固定電荷密度,做非自洽計(jì)算,得到輸出文件EIGENVAL(5).提取數(shù)據(jù),畫圖(1).生成4個(gè)輸入文件:POSCAR

POTCAR

INCAR

KPOINTS

System=hcpMgISTART=0ENCUT=150.0NELM=200EDIFF=1E-04EDIFFG=-0.02

ISPIN=2

NPAR=4NSW=1IBRION=2ISIF=2ISYM=1K-Points0MonkhorstPack212121000VASP提供各種POTCAR

2.98

0.5-0.8660.00.50.8660.00.00.01.73522Direct0.00.00.00.666670.333330.50.666670.333330.13370.00.00.6337ABAB(2).優(yōu)化晶格參數(shù),求出能量最低所對(duì)應(yīng)的晶格參數(shù)wurtzite晶體含有兩個(gè)內(nèi)部自由度,晶格參數(shù)優(yōu)化過程要比立方結(jié)構(gòu)費(fèi)時(shí)CoO:a=2.98,c/a=1.735,u=0.367固體材料外表的第一原理計(jì)算介紹VASP程序構(gòu)造超原胞計(jì)算外表性質(zhì)應(yīng)用Buildingsurfaces(1)asymmetricsetup(2)symmetricsetupFixedlayers(bulk)coordinatesareoptimizedunitcellvacuum例如1:用VASP求1*1Mg(0001)的外表性質(zhì)分如下幾步:(1).生成4個(gè)輸入文件:POSCARPOTCARINCARKPOINTS(2).優(yōu)化晶格參數(shù),求出體Mg的晶格參數(shù)(3).Mg(0001)的原子層數(shù),構(gòu)造超原胞的POSCAR(4).計(jì)算外表性質(zhì)(5).提取數(shù)據(jù),畫圖Mg(0001):3.2080000.5-0.86602540.00.50.86602540.00.00.010.224416Direct0.00.00.30487880.66666670.33333330.38292730.00.00.46097580.66666670.33333330.53902420.00.00.61707280.66666670.33333330.6951212POSCAR外表性質(zhì)SurfaceenergyGeometrygettingrelaxedstructurefromCONTCARRelaxationofsurfacelayers:HeatofformationofoverlayersofAonsubstrateB(Shouldusethesameenergycutoffforeachcalculation)LocalDensityofstatesINCAR:RWIGS=γ

?(worksonlyforNPAR=1orserialversion)LORBIT=11(onlyforPAW)ISMEAR=-5(usetetrahedronforDOScalculations)NPAR=1Outputfile:DOSCAR(energy,s-dos,p-dos,d-dosforeachatom)PROCAR(dosforeachbandandk-point)WorkfunctionSearch“E-fermi”inOUTCARtogetfermi-levelAnalyzeandplotdatainLOCPOTINCAR:LVTOT=.TRUE.Outputfile:LOCPOT(sameformatasCHGCAR)WRITE(IU,FORM)(((V(NX,NY,NZ),NX=1,NGX),NY=1,NGY),NZ=1,NGZ)LOCPOTonlycontainelectrostaticpartofpotential,ifexchangecorrelationpotentialistobeincluded,changeonelineinmain.F:!commentoutthefollowinglinetoaddexchangecorrelation!INFO%LEXCHG=-1Coulombpotential(eV)Coulombpotential(eV)Coulombpotential(eV)Coulombpotential(eV)W(100)W(110)W(111)W(211)FermienergyZ-axis(?)Z-axis(?)Z-axis(?)Z-axis(?)ΦMg(0001)的外表性質(zhì)例如2:原子氫在Mg(0001)外表的吸附性質(zhì)Mg(0001)+H:3.2080000.5-0.86602540.00.50.86602540.00.00.010.2244162Direct0.00.00.30487880.66666670.33333330.38292730.0