VASP的关键词详解

VASP的关键词详解侯柱锋复旦大学物理系2005,12,3北京，宏剑@HouZhufeng2内容描述体系：SYSTEM设置如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：ISTART,ICHARG,INIWAV设置电子的优化：o平面波切断动能和缀加电荷时的切断值：ENCUT,ENAUGo电子部分优化的方法：ALGO,IALGO,LDIAGo电荷密度混合的方法：IMIX,AMIX,AMIN,BMIX,AMIX_MAG,BMIX_MAG,WC,INIMIX,MIXPRE,MAXMIXo自洽迭代步数和收敛标准：NELM,NELMIN,NELMDL,EDIFF设置原子的驰豫：o原子如何移动以及步长和步数：IBRION,NFREE,POTIM,NSWo分子动力学相关参数：SMASS,TEBEG,TEEND,POMASS,NBLOCK,KBLOCK,PSTRESSo原子驰豫收敛标准:EDIFFG定义态密度积分的方法和参数:osmearing方法和参数：ISMEAR,SIGMAo计算态密度时能量范围和点数:EMIN,EMAX,NEDOSo计算分波态密度的参数：RWIGS,LORBIT其他：o计算精度控制:PRECo磁性计算:ISPIN,MAGMOM,NUPDOWNo交换关联函数:GGA,VOSKOWNo计算ELF和总的局域势:LELF,LVTOTo结构优化参数:ISIF@HouZhufeng3•SYSTEM:注释所计算的体系，以示说明。•NWRITE:默认值为2，可赋予值为0|1|2|3|4。决定OUTCAR中输出内容的详细程度•ISTART:如果计算目录中有WAVECAR文件，则默认值为1，否则为0。可赋予值为0|1|2|3。决定是否读入WAVECAR：0:开始新的计算，按INIWAV初始化波函数1:接着计算，通常用在测试ENCUT的收敛性以及计算结合能曲线(也就是体积和总能的关系)2:接着计算，通常用在希望保持基矢不变的计算中3:接着计算，读入上一次计算得到的电荷密度和波函数，不推荐用•ICHARG:如果ISTART=0，则默认值为2，否则为0。可赋予值为0|1|2。决定了如何构造初始的电荷密度0:从初始的波函数构造1：读入CHGCAR读入，并同原子密度进行线性插值2:构造原子密度11：读入自洽的CHGCAR，并进行能带计算或态密度的非自洽计算12:非自洽的原子密度计算初始化@HouZhufeng4•INIWAV:默认值为1，可赋予值为0|1。只在开始新的计算(也就是ISTART=0)中有效。决定了如何初始化波函数0:采用”jellium波函数”1:对波函数赋予随机数•NELM:允许电子自洽迭代的最大步数。默认值为60。如果超过了40步还没有收敛的话，推荐对IALGO、LDIAG和混合参数进行手动设置到合理的值•NELMIN:电子自洽迭代的最小步数。默认值为2。通常不需手动设置，在有些情况可以赋予更大数•NELMDL:在一开始计算时初始化的过程中电子非自洽迭代的步数。当ISTART=0,INIWAV=1和IALGO=8时默认值为-5。当ISTART=0,INIWAV=1和IALGO=48(vasp4.4版本中)时默认值为-12。其他情况下为0•EDIFF:在电子自洽迭代的循环中，总能收敛的标准。默认值为10-4电子自洽收敛@HouZhufeng5•EDIFFG:原子迟豫收敛的标准。默认值为EDIFF*10。如果它的值为正的，则表示前后两次的总自由能之差小于EDIFFG，原子停止迟豫。如果为负的，则原子所受的最大的力小于EDIFFG的绝对值，原子停止迟豫。•NSW:原子迟豫的最大步数和分子动力学的步数。默认值为0。在每一步内，电子进行自洽计算，并精确计算原子所受的H-F力和和应力•NBLOCK:默认值为1。原子每迟豫NBLOCK步后，将计算对关联函数、态密度以及输出原子迟豫后的位置(XDATCAR)。如果SMASS=-1，它将控制原子的动能在每多少步后进行缩放。•KBLOCK：默认值为NSW。每KBLOCK*NBLOCK步后，将输出对关联函数和态密度。原子迟豫@HouZhufeng6原子迟豫•IBRION:决定了原子如何移动或迟豫。如果NSW=0或1，则默认值为－1，否则为0。可赋予值为－1|0|1|2|3|5。IBRION=0表示进行分子动力学模拟。为-1表示原子不移动。为其他值设置结构优化的方法。-1：原子位置不移动0:标准的分子动力学模拟。采用Verlet算法来积分原子的牛顿运动方程。通过POTIM来控制时间步长(单位是fs)。SMASS控制系综的设置1:采用准牛顿算法来优化原子的位置2:采用共轭梯度算法来优化原子的位置3:采用最速下降算法来优化原子的位置5:用来计算Hessian矩阵和体系的振动频率•NFREE:相当于设置的自由度。当IBRION=5，NFREE=2或4决定了原子的移动，推荐设置为2。•POTIM:当IBRION=1,2或3时，是力的一个缩放常数(相当于确定原子每步移动的大小)，默认值为0.5。当IBRION=0时，是MD的时间步长，无默认值，必须手动设置。@HouZhufeng7结构优化•ISIF：决定了是否计算应力以及如何对结构进行优化。当IBRION=0时，默认值为0，否则为2。可赋予值为0|1|2|3|4|5|6|7|ISIF计算离子所受的力计算原胞的stresstensor离子位置驰豫改变原胞的形状改变原胞的体积0是否是否否1是traceonly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•PSTRESS：设置加到体系的应力张量上的应力大少。@HouZhufeng8对称性和温度•ISYM：确定是否根据体系的对称性进行计算。采用PAW势时，默认值为2。若采用的超软赝势，则为1。为0则表示不考虑体系的对称性进行计算。•SYMPREC:确定了POSCAR中位置坐标所需要的精度以供考虑体系的对称性。默认值为10-5。•LCORR:决定是否对应力和原子力进行Harris修正。默认值为.TRUE.。•TEBEG：分子动力学模拟时的初始温度。默认值为0。当POSCAR中没有设置初始温度时，原子的初始速度按Maxwell-Boltzmann分布由TEBEG确定。•TEEND：分子动力学模拟时的末态稳定。默认值为TEBEG@HouZhufeng9系综•SMASS:确定分子动力学中原子的速度。默认值为-3。可赋予值为-3|-2|-1|0。-3:微正则系综(总的自由能守恒)-2:保持初始速度不变，计算体系总能随原子位置的变化情况-1:在每NBLOCK步之后对初始速度进行缩放0或0，正则系综，对温度进行Nose调控•NPACO:对关联函数输出的数据的点数，默认值为256•APACO:在计算对关联函数时确定在多大范围内计算出来。默认值为16•POMASS:每类原子的质量•ZVAL:每类原子的价电子数@HouZhufeng10电子态密度•RWIGS:每类原子的WignerSeitz半径，无默认值，需手动设置•LORBIT:同RWIGS一起设置，决定了PROCAR或PROOUT文件是否输出。也就是对每个能带的波函数进行spd和site分解或投影。默认值为.FALSE.也就是0。Vasp.4.6版本10，11或12只是针对采用PAW势的计算•NELECT:体系的总电子数。通常不必设置。•NUPDOWN:体系自旋向上和向下的电子数之差@HouZhufeng11电子态密度•EMIN和EMAX:计算态密度时的能量窗口(或能量范围)•ISMEAR和SIGMA：确定smearing的方法和展宽的参数。默认值为1和0.2。ISMEAR可赋予值为:-5|-4|-3|-2|-1|0|N，它决定了如何确定每个波函数的占有数：-1:fermismearing方法0:Gaussiansmearing方法1—N:Methfessel-PaxtonN阶smearing方法-2:在INCAR中通过FERWE和FERD0关键词手动设置-3:采用一个循环的计算来确定smearing的参数，在每一步中的searming设置通过SMEARINGS=smearing1smearing2smearing3…..来设置。此时IBRION=-1,NSW设置为SMEARINGS的值的个数-4:没有Blöch修正的四面体方法-5:带Blöch修正的四面体方法@HouZhufeng12交换关联和计算精度•GGA:根据赝势设置GGA交换关联的函数形式。可赋予值为PE|PB|LM|91|PW|RP。•VOSKOWN:确定交换关联函数的关联部分是否采用Vosko-Wilk-Nusair内插方法。默认值为0。一般用在自旋极化GGA的计算中，设置为1。•ENCUT:确定平面波的切断动能，默认值从POTCAR中读入•ENAUG:确定缀加电荷的切断值，默认值从POTCAR中读入•PREC:确定计算的精度，它决定了ENCUT和ROPT的默认值。它的默认值为Medium。对4.5以后版本可设置的值为Normal和Accurate•LREAL:确定投影算法是否在实空间或倒空间计算。默认值为.FALSE.，可设置的值为.FALSE.|.TRUE.|On|Auto|@HouZhufeng13自旋极化和电子的优化算法•ISPIN:确定是否进行自旋极化的计算。默认值为1，表示不进行自旋极化的计算。为2表示自旋极化的计算•MAGMOM:每类原子的初始磁距，默认值为Nion*1•ALGO:(用在4.5以后的版本中)确定电子优化的算法:Normal:则IALGO=38(也就是blockedDavidson方法)Very_Fast:则IALGO=48(RMM-DIIS算法)Fast:上面两种算法混着使用•IALGO：具体确定电子优化采用何种算法。对4.5以上的版本，默认值为38•LDIAG：确定是否进行子空间对角化。默认值为.TRUE.@HouZhufeng14Mixing方法一般采用它们的默认值，除非在电子迭代很难收敛的情况，才去手动设置AMIX和BMIX等参数值比如:AMIX=0.2BMIX=0.0001@HouZhufeng15文件输出控制•LWAVE:确定是否在WAVECAR文件中输出波函数，默认值为.TRUE.。•LCHARG:确定是否在CHGCAR和CHG中输出电荷密度，默认值为.TRUE.•LVTOT：确定是否把总的局域势输出到LOCPOT文件中。默认值为.FALSE.•LELF：确定是否把电子局域函数输出到ELFCAR文件中。默认值为.FALSE.@HouZhufeng16确定ENCUTSi-Diamond5.4300.00.50.50.50.00.50.50.50.02Direct0.00.00.00.250.250.25Automaticgeneration0Monhkorst-Pack9990.00.00.0#!/bin/shrmWAVECARforiin150200250300350400docatINCAR!SYSTEM=Si-DiamondENCUT=$iISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=-5PREC=Accurate!echoENCUT=$ieV;timevaspE=`grepTOTENOUTCAR|tail-1|awk'{printf%12.6f\n,$5}'`echo$i$EcommentdonePOSCARKPOINTS150-11.900655200-11.938864250-11.944599300-11.945248350-11.945503400-11.945622进行ENCUT收敛情况的计算总能变化在0.001eV左右就足够了@HouZhufeng17确定SIGMAAl-fcc5.4300.00.50.50.50.00.50.50.50.02Direct0.00.00.00.250.250.25Automaticgeneration0M