VASP(计算前的各种测试)

（计算前的）验证一、检验赝势的好坏：（一）方法：对单个原子进行计算；（二）要求：1、对称性和自旋极化均采用默认值；2、ENCUT要足够大；3、原胞的大小要足够大，一般设置为15Å足矣，对某些元素还可以取得更小一些。（三）以计算单个Fe原子为例：1、INCAR文件：SYSTEM=FeatomENCUT=450.00eVNELMDL=5!makefivedelaystillchargemixing，详细意义见注释一ISMEAR=0SIGMA=0.12、POSCAR文件：atom15.001.000.000.000.001.000.000.000.001.001Direct0003、KPOINTS文件：（详细解释见注释二。）Automatic0Gamma1110004、POTCAR文件：（略）注释一：关键词“NELMDL”:A）此关键词的用途：指定计算开始时电子非自洽迭代的步数（即NELMDLgivesthenumberofnon-selfconsistentstepsatthebeginning），目的是makecalculationsfaster。“非自洽”指的是保持chargedensity不变，由于ChargedensityisusedtosetuptheHamiltonian,所以“非自洽”也指保持初始的哈密顿量不变。B）默认值（defaultvalue）:NELMDL=-5(当ISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=8时)NELMDL=-12(当ISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=48时)NELMDL=0(其他情况下)NELMDLmightbepositiveornegative.Apositivenumbermeansthatadelayisappliedaftereachionicmovement--ingeneralnotaconvenientoption.（在每次核运动之后）Anegativevalueresultsinadelayonlyforthestart-configuration.（只在第一步核运动之前）C）关键词“NELMDL”为什么可以减少计算所需的时间？ChargedensityisusedtosetuptheHamiltonian,thenthewavefunctionsareoptimizediterativelysothattheygetclosertotheexactwavefunctionsofthisHamiltonian.Fromtheoptimizedwavefunctionsanewchargedensityiscalculated,whichisthenmixedwiththeoldinput-chargedensity.Abriefflowchartisgivenbelow.（参自ManualP105页）一般情况下，theinitialguessedwavefunctions是比较离谱的，在前NELMDL次非自洽迭代过程中保持chargedensity不变、保持初始的哈密顿量不变，只对wavefunctions进行优化，在得到一个与theexactwavefunctionsofinitialHamiltonian较为接近的wavefunctions后，再开始同时优化chargedensity。这样一来，计算时间要比一开始就同时优化chargedensity和wavefunctions短得多。注释二：为什么这里只需要一个k点？Foratomsandmolecules,theBlochtheoremdoesnotapply,hencethereisnoneedtousemorethanonesinglek-point.Whenmorek-pointsareused,onlytheinteractionbetweentheatoms(whichshouldbezero)isdescribedmoreaccurately.（三）计算任务执行方法：输入：vasp（四）赝势好的判断标准：计算得到的OUTCAR文件中的“energywithoutentropy”能量值在0.001～0.01eV之间。二、筛选合适的ENCUT大小：（一）输入文件：1、用脚本程序optencut.sh代替INCAR文件：rmWAVECARforiin100150200250300350400450500550600docatINCAR!SYSTEM=bccFeENCUT=$iISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=-5PREC=Accurate!echoENCUT=$ieV;timevaspE=$(grepTOTENOUTCAR|tail-1|awk'{printf%12.6f\n,$5}')echo$i$Ecommentdone2、POSCAR文件：bccFe2.8661.000.000.000.001.000.000.000.001.002Direct0000.50.50.53、KPOINTS文件：Automaticgeneration0Monkhorst-Pack9990.00.00.04、POTCAR文件：（略）（二）计算任务执行方法：输入：dos2unixoptencut.shbashoptencut.sh（三）判别标准：计算完成后得到comment文件，它列出了在每个ENCUT时计算得到的相应的总能，只要总能变化在0.001eV左右就足够了。三、选择合适的k点数目：（一）输入文件：1、INCAR文件：SYSTEM=bccFeENCUT=450.00eVISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=-5PREC=Accurate2、POSCAR文件：bccFe2.8661.000.000.000.001.000.000.000.001.002Direct0000.50.50.53、用脚本程序optkpoints.sh代替KPOINTS文件：rmWAVECARforiin579111315docatKPOINTS!Automaticgeneration0Monkhorst-pack$i$i$i0.00.00.0!echokmesh=$ix$ix$i;timevaspE=$(grepTOTENOUTCAR|tail-1|awk'{printf%12.6f\n,$5}')KP=$(grepirreducibleOUTCAR|tail-1|awk'{printf%5i\n,$2}')echo$i$KP$Ecommentdone4、POTCAR文件：（略）（二）计算任务执行方法：输入：dos2unixoptkpoints.shbashoptkpoints.sh（三）判别标准：计算完成后得到comment文件，它列出了在k点数目与总能的对应值，只要总能变化在0.001eV左右就非常足够了。四、优化选择合适的SIGMA值（展宽σ值）：（一）为什么要优化SIGMA值？若展宽σ太小，则计算难以收敛；若展宽σ太大，则会产生多余的熵(entropy)，因此必须选择合适的σ值。(Toolargesmearing-parametersmightresultinawrongtotalenergy,smallsmearingparametersrequirealargek-pointmesh.)（二）ISMEAR和SIGMA：1、ISMEAR和SIGMA这两个关键词要联合起来使用，前者用来指定smearing的方法，后者用来指定smearing的展宽——σ值。2、ISMEAR和SIGMA的默认值分别为1和0.2。3、ISMEAR可能的取值为-5，-4，-3，-2，-1，0，N(N表示正整数)：ISMEAR＝-5，表示采用Blochl修正的四面体方法；ISMEAR＝-4，表示采用四面体方法，但是没有Blochl修正；ISMEAR＝-1，表示采用Fermi-Diracsmearing方法；ISMEAR＝0，表示采用Gaussiansmearing方法；ISMEAR＝N，表示采用Methfessel-Paxtonsmearing方法，其中N是表示此方法中的阶数，一般情况下N取1或2,但是Inmostcasesandleadstoverysimilarresults。4、σ值一般在0.1～0.3eV范围内。5、ISMEAR取值的一些经验：（1）一般说来，无论是对何种体系，进行何种性质的计算，采用ISMEAR＝0并选择一个合适的SIGMA值，都能得到合理的结果。（2）在进行静态计算（能量单点计算,norelaxationinmetals）或态密度计算且k点数目大于4时，取ISMEAR＝-5。（3）当原胞较大而k点数目较小（小于4个）时，取ISMEAR＝0，并选择一个合适的SIGMA值。(ifthecellistoolarge(orifyouuseonlyasingleortwok-points)useISMEAR=0incombinationwithasmallSIGMA=0.05)（4）对半导体或绝缘体，不论是静态还是结构优化计算，都取ISMEAR＝-5。(Mind:AvoidtouseISMEAR0forsemiconductorsandinsulators,sinceitmightcauseproblems.ForinsulatorsuseISMEAR=0orISMEAR=-5.)（5）对金属体系(forrelaxationsinmetals)，取ISMEAR＝1或2，并选择一个合适的SIGMA值。（三）当采用ISMEAR＝0或N时，如何优化选择合适的SIGMA值？（以bccFe为例）1、用脚本程序optsigma.sh代替INCAR文件：rmWAVECARforiin0.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.30docatINCAR!SYSTEM=bccFeENCUT=450GGA=91ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=0;SIGMA=$iPREC=Accurate!echoSIGMA=$ieV;timevaspTS=$(grepEENTROOUTCAR|tail-1|awk'{printf%12.6f\n,$5}')echo$i$TScommentdone2、POSCAR文件：bccFe2.8661.000.000.000.001.000.000.000.001.002Direct0000.50.50.53、KPOINTS文件：Automaticgeneration0Monkhorst-Pack9990.00.00.04、POTCAR文件：（略）（四）计算任务执行方法：输入：dos2unixoptsigma.shbashoptsigma.sh（五）判断标准：熵(entropy)越小越好，选择entropyT*SEENTRO值中最小的那个所对应的SIGMA。(SIGMAshouldbeaslargeaspossiblekeepingthedifferencebetweenthefreeenergyandthetotalenergy(i.e.theterm'entropyT*S')intheOUTCARfilenegligible(1meV/atom).)（五）注意：1、当k点的数目发生变化后，要重新优化选择SIGMA值。