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VASP = Vienna Ab-initio Simulation Package

VASP is a complex package for performing ab-initio quantum-mechanical

molecular dynamics (MD) simulations using pseudopotentials (如超软赝势US-PP)

or the projector-augmented wave (PAW) method and a plane wave basis set.

The approach implemented in VASP is based on the (finite-temperature)

local-density approximation with the free energy as variational quantity

and an exact evaluation of the instantaneous electronic ground state at

each MD time step.

它的好处主要包括

基组小适于第一行元素和过渡金属,

大年夜体系谋略快(>半导体,绝缘体,不过呢,很多时刻主要照样受硬件限定

简约化可以使k点的数目大年夜大年夜下降。对付原子数较多的体系的谋略,就必要审慎的考试测验

k点数目,在避免或者预先评估wrap-around error的条件下只管即便削减k点数目。

另一个问题是k空间网格(k-points grid)的位置和外形,

是否包括点(Gamma点,也可理解为原点)?(一样平常不包括的话很可能会带来偏差,尤其

是应用了tetrahedron措施的时刻。暂时还不知道不包括的好处,为了削减k点?)

方形?线形?照样长方形?或者奇形怪状? :)

后文另述。那么现在来看看KPOINTS file的布局:

Line1: comment line 注释行 no problem

Line2: k点总数 或者 '0'自动天生网格(Automatic k-mesh generation)

假如是前者,给出k点总88金宝搏亚洲体育app数,又分两种环境

M.全手动 Entering all k-points explicitly

Line3: 输进款式标识。直角坐标 (Cartesian)或者 倒格坐标(Reciprocal)

同样的 'cCkK' for Cartesian,其他首字母则自动切换到 Reciprocal

Line4-n: 逐个k点的描述。 款式为 x y z W。 xyz是三个坐标,W是权重。所有k点的权

重互相之间的比例对了就行,VASP会自动归一的

留意C坐标和R坐标的定义

C: k=(2π/a)(x y z) R: k=x*b1+y*b2+z*b3 b1-3为倒格基矢

(这里我们看到xyz只是代表了坐标的顺序,与坐标轴无关)

比如一些常用的高对称性点的C和R坐标:

PointCartesian coordinatesReciprocal coordinates

(units of 2pi/a)(units of b1,b2,b3)

------------------------------------------------------

G(000)(000)

X(001)( 1/2 1/20)

W( 1/201)( 1/2 3/4 1/4)

K( 3/4 3/40)( 3/8 3/8 3/4)

L( 1/2 1/2 1/2 )( 1/2 1/2 1/2)

输入示例:

Example file

4

Cartesian

0.00.00.01.

0.00.00.51.

0.00.50.52.

0.50.50.54.

一样平常如非需要,可以先用自动模式天生k点,VASP会自动天生一个简约化后的k点矩阵,

存于IBZKPT file,可以直接复制里面的数据到KPOINTS file来用,着实这也是这个输入

法的主要用途,为了削减重复自动天生格点的光阴。

另一个用途是为了做正确的DOS(Density of status)的谋略,因为这类谋略所需k点数极

大年夜,经由过程全手动尽可能的优化k点也就必需了。

L.半手动/线形模式 Strings of k-points for bandstructure calculations

看到啦,对付能带布局的谋略,同前面的来由,必要正确的拔取k点,在指定的高对称性

偏向上天生指定命目的k点。

Line2: 指定两点间天生的k点数 不合于全自动的总k点数

Line2.5: 'L' for Line-mode 表示是线形模式

Line3: 输进款式标识。同前。C or R

Line4-n: 每行描述一个点 款式为 x y z。每两行的点连成一线,在两点间天生指定命

目的k点。每两行两行之间以空行区分(不空的话,VASP可能也认得出,没试过)

比如:

10! 10 intersections

Line-mode

rec

000! gamma

0.5 0.5 0! X

0.5 0.5 0! X

0.5 0.75 0.25! W

ok,那么更常用的措施是让VASP自动天生网格

Line2: 0 !number of k-points = 0 ->automatic generation scheme

(!后面字符为注释)

Line3: A for fully automatic or G for /Gamma or M for Monkhorst-Pack

若都不是这些首字母,则自动切换为高档模式。

A mode 全自动模式,可以看作以点为圆心以l为半径做圆,当然各晶格矢不应时,相

应的圆就拉成了椭圆,来确保三个倒格矢偏向上覆盖的k点数为l

Line4:length (l)

Useful values for the length vary between 10 (large gap insulators) and

100 (d-metals).

进一步的做法是分手指定三个倒格矢偏向上的格点数N1,N2,N3。G mode

Line4: N1 N2 N3

Line5: s1 s2 s3 偏移原点的位矢 一样平常设成 0 0 0 啦。

以及Monkhorst-Pack法,天生的格点不包括点,从点周围1/2长度处开始取点。

M mode

Line4: N1 N2 N3

Line5: s1 s2 s3 同上

所谓的高档模式,便是用C坐标或者R坐标直接输入新的基矢

cc

0.25 0 00.25 0 0

0 0.25 00 0.25 0

0 0 0.250 0 0.25

0.0 0.0 0.00.5 0.5 0.5

分手等价于

gm

4 4 44 4 4

0 0 00 0 0

由于存在这种等价关系,以是一样平常也没有需要应用高档模式

好啦,就这些。着末提醒一点,VASP的赞助文档分外提醒,对付六方晶系,不要用M来自

动天生格点,而要用G。

关于tetrahedra措施,赞助文档说用于全手动模式,可选。详细设定原文如下:

In this case, the next line must start with 'T' or 't' signaling that this

connection list is supplied. On the next line after this 'control line' one

must enter the number of tetrahedra and the volume weight for a single

tetrahedron (all tetrahedra must have the same volume). The volume weight

is simply the ratio between the tetrahedron volume and the volume of the

(total) Brillouin zone. Then a list with the (symmetry degeneration) weight

and the four corner points of each tetrahedron follows (four integers which

represent the indices to the points in the k-point list given above, 1

corresponds to the first entry in the list). Warning: In contrast to the

weighting factors for each k-point you must provide the correct 'volume

weight' and (symmetry degeneration) weight for each tetrahedron - no

internal renormalization will be done by VASP!

示例:

Example file

4

Cartesian

0.00.00.01.

0.00.00.51.

0.00.50.52.

0.50.50.54.

Tetrahedra

10.183333333333333

61 2 3 4

详细请拜见赞助文档8.4节

POTCAR 赝势文件

可以理解为分子力学模拟中的力场文件 但包括的信息更多

VASP4.6将各元素优化的INCAR里的参数也包括在这里了,作为支持PREC的缺省选择

平日各元素的POTCAR已经包括在软件包里了

我们只必要按照POSCAR里的顺序,将各元素的POTCAR按顺序连接起来就可以了

如以下敕令:

cat file1 file2 file3 > POTCAR

软件包自带的绝大年夜多半赝势是超软赝势(US-PP)了,但不少元素有两个版本,若何

拔取呢?

一个简单的法子是看后缀

标准的没有后缀 _h 硬一点 _s 软一点

_pv,_sv,_d 便是说semi-core的p,s或者d也当做价态处置惩罚了

假如是数字的话,表示的可能是不合的半径截距

也可以参考各版本同目录下的V_RHFIN file ,PSCTR file

这两个文件见告该版本的赝势是若何天生的。比如:

V_RHFIN file

Sc: 6p d2 s1

821..00200044.95590 125..25E-05 .300200FCA 12.00000

.71.00

1.0.0.5 -320.8847 2.0000

2.0.0.5-34.4217 2.0000

2.01.01.5-28.2366 6.0000

3.0.0.5-3.7944 2.0000

3.01.01.5-2.2591 6.0000

3.02.02.5-.1113 2.0000

4.0.0.5-.2699 1.0000

4.03.02.5-.1000.0000

第一行是注释行 给出基础的信息

第二行是最紧张的节制行

821..00 200044.95590 125..25E-05 .300200 F CA 12.00000

JZXIONNAMHDELRVRPHINC1 | CH QCOR

|

GREEN

J - 轨道数Z - 原子序数XION - 离子化程度 一样平常设为0 N - 格点数

AM - 原子质量H - 抉择格点间距DELRVR - 自洽收敛标准

PHI - 线性拟合参数 NC1 - 最大年夜自洽轮回次数 GREEN - 是否存在初始的势

CH - 互换相关能(XC)类型

Slater-XC

HL Hedin Lundquist (1971)

CA Ceperly and Alder parameterized by J.Perdew and Zunger

WI Wigner interpolation

PB Perdew -Becke

PW Perdew -Wang 86

LM Langreth-Mehl-Hu

91 Perdew -Wang 91

QCOR - 非价键电子数(core electrons)

第88金宝搏亚洲体育app三行开始是每个轨道的详细参数,依次为

n l j(=l±1/2) 原子轨道能 占领率

PSCTR file of LDA/H1.25

TITEL= US H

LULTRA =Tuse ultrasoft PP ?

RWIGS=0.57nn distance ! Wigner-Seitz radius

RCLOC=.65

NE=100

LCOR=.TRUE.

QCUT=-1

RMAX= 3.0 ! core radius for proj-oper

Description

lETYP RCUTTYPRCUT(cutoff radius)

00150.80231.25

00.5150.80231.25

1-0.2150.80231.25

最紧张的地方上面已经用颜色标出来啦:)

阐明一下,TYP是指赝势的类型,RCUT是半径截距,TYP可取的值如下:

正则

1 BHS

2 TM

3 VAN

6 XNC

7 RRKJ wave function possibly with node

15 RRKJ wave function strictly no node

非正则 +8

着末一个问题是LDA or GGA。貌似没有定论今朝。

这个最好是两个一路做做看啦。或者看文献别人验证过哪个数据好。

着实听说今朝最好的是PAW(P.E.Blochl,Phys.Rev.B 50,17953(1994).,Phys.Rev.B 59,

1758(1999).),PP已经失队了,不过似乎我们用的VASP不带这个,就不展开评论争论了。

INCAR是抉择how to do 的文件

限于能力,只对部分最基础的一些参数(>,没有这个标志的参数都是可以不呈现的)

具体阐明,在这里只是简单先容这些参数的设置,具体的问题在后文详细示例中展开。

部分可能会滋扰VASP运行的参数在这里被克意隐去了,必要的同砚照样请查看VASP自带

的赞助文档原文。

参数列表如下:

>SYSTEM name of System

义务的名字 奸淫

>NWRITE verbosity write-flag (how much is written)

输出内容具体程度 0-3 缺省2

假如是做长光阴动力学谋略的话 最好选0或1(首末步/每步核运动输出)

听说也可以结合shell的tail或grep敕令手动输出

>ISTART startjob:

restart选项 0-3 缺省0/1 for 无/有 前次谋略的WAVECAR(波函数)

1 'restart with constant energy cut-off'

2 'restart with constant basis set'

3 'full restart including wave function and charge prediction'

ICHARG charge: 1-file 2-atom 10-const Default:if ISTART=0 2 else 0

ISPIN spin polarized calculation (2-yes 1-no) default 2

MAGMOM initial mag moment / atom Default NIONS*1

INIWAV initial electr wf. : 0-lowe 1-rand

Default 1 only used for start jobs (ISTART=0)

IDIPOL calculate monopole/dipole and quadrupole corrections

1-3 只谋略第一/二/三晶矢偏向 适于slab的谋略

4整个谋略 尤其适于就算伶仃分子

>PREC precession: medium, high or low(VASP.4.5+ also: normal, accurate)

Default: Medium VASP4.5+采纳了优化的accurate来替代high,以是一样平常不保举应88金宝搏亚洲体育app用

high。不过high可以确保'绝对收敛',作为参考值无意偶尔也是需要的。

同样受保举的是normal,作为日常谋略选项,可惜的是阐明文档供给的信息不够。

受PREC影响的参数有四类:ENCUT; NGX,NGY,NGZ; NGXF, NGYF, NGZF; ROPT

假如设置了PREC,这些参数就都不必要呈现了

当然直接设置响应的参数也是同样效果的,这里不展开了,随后详释

>ENCUT energy cutoff in eV : default taken from POTCAR-file

important! 紧张到险些最好不要手工去设置

除非文献奉告你要用若干,或者颠末结果靠得住性的验证

当然,为了测试一下提交的义务,也不妨先设个较小的值

附加阐明:

当且仅当POTCAR里头没有设置ENCUT时(着实貌似没有才是常态),才受PREC设置影

响从POTCAR里找出响应的ENMAX/ENMIN值来设置。

PREC=LowMediumAccurate High

ENCUT=ENMINENMAXENMAX130%ENMAX

对付多个元素的POTCAR不合的ENMAX/ENMIN,都取最大年夜值

>NGX,NGY,NGZ: FFT mesh for wavefunctions

>NGFX, NGFY, NGFZ: FFT mesh for charges

也是两类紧张的最好不要去动的参数,PREC设置将从POTCAR中自动读取。

PREC=High,Accurate 2倍值,用来避免wrap around errors获得正确解

PREC=Low,Medium,Normal 3/4 也已经足够正确到 1 meV/atom

>LREAL: Default= .FALSE.

赝势的非局域部分用到的一个积分在倒格空间或者实空间都可以求值。这个选项就

是抉择是在哪个空间里求。在倒格空间里,采纳平面波基组求解,在实空间里,采纳积

分球求解。

缺省是.FALSE,即不在实空间求。但效率会低一些。

其他选项是 O or On,A or Auto 和.True.。

On和.TRU88金宝搏亚洲体育appE.的区别在于是否应用King-Smith算法优化,Auto则自动选择,保举。

>ROPT: 优化节制每个核周围的积分球内的格点数,LREAL=Auto or On

For LREAL=On

PREC= Low 700 points in the real space sphere ( ROPT=0.67)

PREC= Med 1000 points in the real space sphere ( ROPT=1.0)

PREC= High 1500 points in the real space sphere ( ROPT=1.5)

For LREAL=Auto

PREC= Low accuracy 1e-2 ( ROPT=0.01)

PREC= Med accuracy 2e-3( ROPT=0.002)

PREC= High accuracy 2e-4( ROPT=2E-4)

>NELM, NELMIN and NELMDL nr. of electronic steps

Default

最大年夜电子自洽轮回次数NELM = 60

最小次数NELMIN = 2

弛豫次数NELMDL = -5if ISTART=0, INIWAV=1, and IALGO=8

-12 if ISTART=0, INIWAV=1, and IALGO=48

0else

假如初始的波函数采取随机赋值,即ISTART=0, INIWAV=1,那么很可能开始的值对照离

谱,那么在第一步核运动轮回之前采纳NELMDL(负值)步的非自洽(保留初始的H)步谋略将

削减谋略所需的光阴。

假如NELMDL取正值,将在每次核运动之后附加指定次数的弛豫步,今朝不知道可以干嘛

>EDIFF 电子SC轮回的收敛精度 缺省:1e-4

留意,纵然EDIFF=0,NELM步也会履行

>EDIFFG 核运动的收敛精度 缺省:EDIFF*10 (总能量)

EDIFFGNSW 指定核运动步数 缺省: 0

NBLOCK and KBLOCK inner block; outer block

DefaultNBLOCK = 1 KBLOCK = NSW

>IBRION ionic relaxation: -1-Fixed 0-MD 1-quasi-New 2-CG 3-Damp 5-freq

Default if NSW=0 or 1 IBRION=-1 else IBRION=0

这个参数是和ISIF;IALGO/ALGO一路抉择怎么算的最紧张的参数

1-3 是三种Relax的措施,受ISIF抉择是否固定核位置、晶胞大年夜小和外形

0 是标准的ab-initio MD,不受ISIF影响,即不改变晶胞大年夜小和外形

5 大年夜概是和0差不多吧?支持Hessian和Freq(仅点)的谋略以及部分固定的MD

具体的要在示例中详细环境详细阐发了。

>ISIF calculate stress and what to 88金宝搏亚洲体育apprelax

Defaultif IBRION=0 (MD) 0 else 2

ISIF│calculate │calculate│relax │change│change

│force│stress tensor │ions│ cell shape │cell volume

──┼─────┼───────┼───┼──────┼──────

0│yes│ no│yes│ no│no

1│yes│ trace only│yes│ no│no

2│yes│ yes│yes│ no│no

3│yes│ yes│yes│ yes│yes

4│yes│ yes│yes│ yes│no

5│yes│ yes│no│ yes│no

6│yes│ yes│no│ yes│yes

7│yes│ yes│no│ no│yes

Trace only means that only the total pressure

IWAVPR prediction of wf.: 0-non 1-charg 2-wave 3-comb

Defaultif IBRION=0 (MD) 2

if IBRION=1,2 (relaxation) 1

else (static calculation) 0

以上选项保存TMPCAR +10 则整个应用内存,不保存此文件

IWAVPR determines how wave functions and/or charge density are

extrapolated from one ionic configuration to the next configuration.

>ISYM symmetry: 0-nonsym 1-usesym 是否应用对称性 Default 1

SYMPREC determines precision of the positions in POSCAR file. Default 1e-5

LCORR Harris-correction to forces. Default .TRUE.

>POTIM time-step for ion-motion (fs)

Default

IBRION=0 (MD) no default,必须指定,MD每步步长

IBRION=1,2,3 (relaxation) 0.5 最小化的'scaling constant',尤其是IBRION=1

>TEBEG, TEEND temperature during run (MD有效)

Default: TEBEG = 0 TEEND = TEBEG

留意VASP的温度定义与实际温度有细微的区别,以是

TEBEG=T×(N-1)/NT为实际温度,N为原子数

SMASS 节制MD中的速率模拟措施

default -3 微正则系综(总自由能不变)

-2 维持初速率不变

-1 每NBLOCK步调剂速率,来包管动能继续

>=0 Nosé算法模拟正则系综,(不懂-,-)

NPACO and APACO

NPACO : number of slots for pair correlation (PC) function. Default 256

APACO : maximum distance for the evaluation of PC function in A. Default 16

简单说便是在不跨越APACO的NPACO个间隔上求成对相关函PCF

RWIGS Wigner-Seitz半径 DOS谋略用

>NELECT 总电子数

假如系统不是电中性的就必须设置,所带电荷作为均一的背景电子气斟酌

NUPDOWN default不斟酌电子自旋态改变的可能

EMIN, EMAX energy-range for DOSCAR file

>ISMEAR part. occupancies: -5 tet with Blochl -4-tet -1-fermi 0-gaus >0 MP

采纳所谓部分占领波函数,用一个函数来平滑积分,尤其是对付金属体系可削减k点

Default ISMEAR = 1 假如在KPOINTS里应用了tetrahedra措施 保举ISMEAR=5

SIGMA determines the width of the smearing in eV

Default SIGMA = 0.2

>ALGO algorithm: Normal (Davidson) | Fast (mixed)| Very_Fast (RMM-DIIS)

>IALGO algorithm: use only 48 (RMM-DIIS) or 38(Davidson) or 8(CG)

Default IALGO = 38 for VASP4.5

算法是最紧张的参数之一。一样平常VASP保举应用的因此上三种算法,一样平常来说8/38是初期

对照快收敛,在靠近平衡时采纳48较快,在初期或MD时应用48可能会碰到不收敛的环境

。也可以应用ALGO参数来替代IALGO,设置Fast,VASP会先用38,再自动切换到48。

各类算法只要收敛,结果应该同等。

另一个可能有用的选项是-1。不进行实际的谋略,只对紧张的步骤做谋略测试,并将测

试获得的各部分耗时输出在OUTPUT里。

VOSKOWN use VWN interpolation 算法,default 0 不用,假如应用了PW91或者必要计

算磁性子,不妨设为1 用

mixing tag & MAXMIX

IMIX = type of mixing

AMIX = linear mixing parameter

AMIN = minimal mixing parameter

BMIX = cutoff wave vector for Kerker mixing scheme

AMIX_MAG = linear mixing parameter for magnetization

BMIX_MAG = cutoff wave vector for Kerker mixing scheme for mag.

WC = weight factor for each step in Broyden mixing scheme

INIMIX = type of initial mixing in Broyden mixing scheme

MIXPRE = type of preconditioning in Broyden mixing scheme

MAXMIX = maximum number steps stored in Broyden mixer

Default

for US-PP non-magnetic

IMIX=4

AMIX=0.8

BMIX=1.0

WC=1000.

INIMIX =1

MIXPRE =1

MAXMIX =-45

值得留意的是,在MD或者Relax的时刻,设置MAXMIX(>0,一样平常约3倍的电子SC步数),可能

会大年夜大年夜削减核运动步数。 然则同时会增添对内存的要求。

LWAVE,LCHARG and LVTOT create WAVECAR/CHGCAR/LOCPOT

LELF create ELFCAR

LORBIT create PROOUT

输出文件的选项

NPAR 并行谋略band的节点数,每一个节点谋略一个band当然可以前进并行效率,削减通

讯量,不过貌似现在硬件的主要限定照样内存,而这个选项的应用可能会大年夜幅增添内存

的需求

>NBANDS 总能带数。

之以是把它放在着末,是由于它对付办理内存需求的紧张性。谋略必要大年夜量的

能带(空带),至少要1个空带(否则VASP会给出警告)。一样平常NBANDS=NELECT/2+NIONS/2

以上可获得较正确的结果,假如内存不敷就只好削减NBANDS,在就义精度和体系大年夜小之

间平衡了。

着末提示一下大年夜多半参数的首字母代表了参数的性子

I 初始化 L 逻辑开关 E 能量 N 数目 T 温度

便于影象 :)

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