VASP参数设置详解

VASP参数设置详解计算材料2010-11-3020:11:32阅读197评论0字号：大中小订阅转自小木虫，略有增减软件主要功能：采用周期性边界条件（或超原胞模型）处理原子、分子、团簇、纳米线（或管）、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体l计算材料的结构参数（键长、键角、晶格常数、原子位置等）和构型l计算材料的状态方程和力学性质（体弹性模量和弹性常数）l计算材料的电子结构（能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF）l计算材料的光学性质l计算材料的磁学性质l计算材料的晶格动力学性质（声子谱等）l表面体系的模拟（重构、表面态和STM模拟）l从头分子动力学模拟l计算材料的激发态（GW准粒子修正）计算主要的四个参数文件：INCAR,POSCAR,POTCAR,KPOINTS,下面简要介绍，详细权威的请参照手册INCAR文件：该文件控制VASP进行何种性质的计算，并设置了计算方法中一些重要的参数，这些参数主要包括以下几类：对所计算的体系进行注释：SYSTEM定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：ISTART，ICHARG，INIWAV定义电子的优化–平面波切断动能和缀加电荷时的切断值：ENCUT，ENAUG–电子部分优化的方法：ALGO，IALGO，LDIAG–电荷密度混合的方法：IMIX，AMIX，AMIN，BMIX，AMIX_MAG，BMIX_MAG，WC，INIMIX，MIXPRE，MAXMIX–自洽迭代步数和收敛标准：NELM，NELMIN，NELMDL，EDIFF定义离子或原子的优化–原子位置优化的方法、移动的步长和步数：IBRION，NFREE，POTIM，NSW–分子动力学相关参数：SMASS，TEBEG，TEEND，POMASS，NBLOCK，KBLOCK，PSTRESS–离子弛豫收敛标准：EDIFFG定义态密度积分的方法和参数–smearing方法和参数：ISMEAR，SIGMA–计算态密度时能量范围和点数：EMIN，EMAX，NEDOS–计算分波态密度的参数：RWIGS，LORBIT其它–计算精度控制：PREC–磁性计算：ISPIN，MAGMOM，NUPDOWN–交换关联函数：GGA，VOSKOWN–计算ELF和总的局域势：LELF，LVTOT–结构优化参数：ISIF–等等。主要参数说明如下：SYSTEM：该输入文件所要执行的任务的名字。取值：字符串，缺省值：SYSTEMNWRITE：输出内容详细程度。取值：0~4，缺省值：2如果是做长时间动力学计算的话，最好选0或1(首末步/每步核运动输出)，短时运算用2，选3则会在出错的时候给出说明信息。ISTART：决定是否读取WAVECAR文件。取值：0~2，缺省0/1for无/有前次计算的WAVECAR（波函数）0：begin'fromscratch'，根据INIWAV初始化波函数1：restartwithconstantenergycut-off，从WAVECAR读取波函数（重定义平面波集）2：restartwithconstantbasisset，从WAVECAR读取波函数（平面波集不变）ICHARG：决定如何建立初始电荷密度。取值：0~2，缺省值:ifISTART=02else00：由初始波函数计算电荷密度1：从CHGCAR文件读取电荷密度2：使用原子电荷密度的叠加+10非自洽计算ISPIN：是否进行spinpolarizedcalculation。取值：1，2（1-no，2-yes），缺省值：2MAGMOM：在ICHARG=2或在CHGCAR中未包含磁化密度（ICHARG=1）时，指定每个原子的初始磁化时刻。取值：实数数组，缺省值:对ISPIN=2NIONS*1.0，对非共线型磁化体系3*NIONS*1.0INIWAV如何设置初始波函数，只在ISTART=0时使用。取值：0，1（0-最低动能的平面波，1-随机数），缺省值：1。IDIPOL控制计算单极、偶极和四极修正。取值：1~4。1~3只计算第一/二/三晶矢方向，适于厚板（slab）的计算4所有方向都计算，适于计算孤立分子PREC进动（precession）。取值：low/medium/high/normal/accurate/single)，缺省值:Normal（VASP.4.X）；Medium（VASP.5.X）VASP4.5+采用了优化的accurate来替代high，所以一般不推荐使用high。不过high可以确保“绝对收敛”，作为参考值有时也是必要的。同样受推荐的是normal，适于作为日常计算选项。受PREC影响的参数有四类：ENCUT；NGX，NGY，NGZ；NGXF，NGYF，NGZF；ROPT。如果设置了PREC，这些参数就都不需要出现了，当然直接设置相应的参数也有同样效果。具体影响效果见p53~54。ENCUT平面波基组的截断能量（eV）。取值：实数，缺省值：受PREC设置影响，从POTCAR文件中找出相应的ENMAX/ENMIN值来设置。PREC=LowMediumAccurateNormalENCUT=ENMINENMAXENMAXENMAXSingleHighENMAXENMAX*1.3对于多个元素不同的ENMAX/ENMIN，都取最大值。该参数非常重要，最好不要手工去设置，除非文献告诉你要用多少，或者经过结果可靠性的验证。当然，为了测试一下提交的任务，也不妨先设个较小的值。NGX，NGY，NGZ：控制FFT网格在三个晶矢方向上的格点数量。NGFX，NGFY，NGFZ：控制第二次更精确的FFT网格的格点数量。也是两类重要的最好不要去动的参数。在未指定的情况下将根据PREC的设置从POTCAR中自动读取。PREC=High/Accurate，基组中向量的2倍值，用来避免wraparounderrors，得到精确解。PREC=Low/Medium/Normal，基组中向量的3/4倍值（已足够精确到1meV/atom）。LREAL:决定投射是在实空间还是倒易空间进行。取值：.TRUE.（实空间）/.FALSE.（倒易空间），缺省值：.FALSE.用于求解赝势的非局域部分用到的一个积分，在倒格空间里采用平面波基组求解，在实空间里则采用积分球求解。其他还有两个选项：OorOn，AorAuto。On和.TRUE.的差别在于是否使用King-Smith算法优化，设为Auto则进行自动选择，推荐使用。ROPT:在LREAL=AutoorOn时，优化控制每个核周围的积分球内的格点数。取值：实数数组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：控制电子自洽循环步数。取值：整数NELM：电子自洽循环最大次数。缺省值：60NELMIN：电子自洽循环最小次数。缺省值：2NELMDL：弛豫次数。缺省值：ifISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=8，-5，ifISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=48，-12，else0NELMDL可以取负值。如果初始波函数采用随机赋值，即ISTART=0，INIWAV=1，那么很可能开始的值比较离谱，那么在第一步核运动循环之前采用NELMDL（负值）步的非自洽（保留初始的H）步计算将减少计算所需的时间。EDIFF：指定电子自洽循环的全局中断条件，用于控制收敛精度。取值：实数，缺省值：10-4注意，即使EDIFF=0，NELM步电子自洽循环也会执行。EDIFFG：指定离子弛豫循环的中断条件，用于控制核运动的收敛精度。取值，实数，缺省值：10*EDIFFEDIFFG0在两个离子步的总自由能之差小于EDIFFG时停止EDIFFG0在所有的力都小于EDIFFG时停止。EDIFFG=0在NSW步弛豫后停止此参数不支持MD，仅用于弛豫。NSW：给出最大离子步数。取值：整数，缺省值：0。NBLOCK，KBLOCK：取值：整数，缺省值：NBLOCK=1，KBLOCK=NSW在NBLOCK离子步后对成对相关函数和DOS进行计算，并且把离子配置写入XDATCAR文件。在KBLOCK*NBLOCK步主循环后平均的成对相关函数和DOS被写入PCDAT和DOSCAR文件。IBRION：决定离子怎样更新和运动。取值：-1~3，5~8（-1-无更新，0-MD，1-RMM-DIIS，2-共轭梯度算法，3-DampedMD，5,6：有限差分，7,8：密度函数扰动理论），缺省值：ifNSW=0/1，-1，else0这个参数是和ISIF,IALGO/ALGO一起决定怎么算的最重要的参数。1~3是三种弛豫的方法，根据ISIF决定是否固定离子位置、晶胞大小和形状，在INCAR中必须设置参数POTIM。0是标准的ab-initioMD，不受ISIF影响，即不改变晶胞大小和形状。5~8支持HessianMatrix和phononfrequency的计算以及部分固定的MD。POTIM：IBRION=0时，给出MD每步步长（fs），IBRION=1~3时，给出最小化的度量常量。取值：实数，缺省值：IBRION=0无缺省，必须指定，IBRION=1,2,30.5ISIF：决定是否计算应力张量以及弛豫中晶胞变化的自由度。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│yestraceonlymeansthatonlythetotalpressureiscorrectIWAVPR：决定波函数和/或电荷密度怎样从一个离子配置向下一个离子配置进行推测。取值：0~3，10~13（0-无推测，1,11-用原子电荷密度进行简单推测，2,12-二阶推测，3,13-混合前两种方法），缺省值：ifIBRION=0(MD),1,2(relaxation)2else(静态计算)0推测结果保存在外部文件TMPCAR中，取值+10则全部使用内存，不保存此文件。ISYM：决定是否使用对称性。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使用一种效率更高也更节省内存的电荷密度对称性，ISYM=3时仅考虑力和应力张量的对称性，而电荷密度是非对称的。SYMPREC：决定POSCAR文件中给出的位置的精度。取值：实数，缺省值：10-5LCORR：决定是否对非完全自洽计算中的力进行Harris修正。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：.TRUE.TEBEG,TEEND：控制从头分子动力学计算中的起始温度和最终温度（MD有效）。取值：实数，缺省值：TEBEG=0TEEND=TEBEG注意VASP的温度定义与实际温度有细微的差别，所以TE