VASP的个人经验手册(2)

2018-12-27 17:20

Tl_d 239

Pb_d 237Bi_d 242

注释:X_d表示的是,d电子作为半芯态来处理的。为了得到较高的计算精度,一般推荐采用X_d的赝势。X_h表示该势比较硬,也是切断动能要用的很大,它们一般是用含有这类原子的氧化物的计算中,为了提高计算的精度。其中Si_h一般用在含Si的沸石材料中。

H 250 H_h 700

Li 140 Be 300 Li_sv 271 Be_sv 308 Na 81 Na_pv 300 Na_sv 700

K_pv 150 Ca_pv 150K_sv 259 Ca_sv 290 Rb_pv 121 Sr_sv 226 Rb_sv 220

Cs_sv 220 Ba_sv 187

注释:这些元素一般很难赝化的,特别是与电负性很强的元素(比如F)结合时,计算的误差都比较大。X_sv表示把s电子作为半芯态处理,X_pv考虑把p电子作为半芯态来处理。

Mg 210 Mg_pv 265

Ti 178

Hf 220 Hf_pv 220

V 192 V_pv 263

Ta 223 Ta_pv 223 Ni 269 Ni_pv 367

Cr 227 Cr_pv 265 Mo 224 W 223 W_pv 223 Cu 273 Cu_pv 368 Ag 249

Au 229

Mn 269 Mn_pv 269 Tc 228 Tc_pv 228 Re 226 Re_pv 226 Zn 276

Cd 274 Hg 233

Sc_sv 222 Ti_pv 222 Y_sv 211 Zr_sv 229

Nb_pv 207 Mo_pv 224

Fe 267 Co 267 Fe_pv 293 Ru_pv 230 Os_pv 228

Ru 213 Rh 228 Pd 250

Rh_pv 271 Pd_pv 350

Pt 230

Os 228 Ir 210

6

注释:选择使用X_pv、X_sv还是X的赝势,一个与你要得到的计算精度有关,另外对这些元素在选择要注意些:

3d元素,一般选用X_pv,但是X的赝势也是能给出比较合理的结果。 4d元素,是最有问题的,强烈推荐用X_sv和X_pv的赝势。

5d元素,由于5p电子局域化很强,从Hf元素开始,可以选用X的赝势,推荐选用不同的赝势,进行test一下,然后选用合适的赝势。

Ce 300 Pr 252

La 219 Ac 169 Th 247 Pa 252 La_s 136

注释:如果f电子是itinerant(巡回的),则可以处理含这些元素的体系。如果f电子是局域性很强的(也就是强关联效应),计算出现的问题与一些过渡金属氧化物(比如NiO, V2O3和FeO等)时的一样。

3. POSCAR

描述所计算体系的晶胞参数,原子个数及晶胞中原子的位置,以及分子动力学计算时离子的初始速度(不常用)。 例子:

Si-fcc !注释行,简短描述体系

5.43 !基矢的缩放系数,可认为是晶格常数

0.00 0.50 0.50 !基矢除以缩放系数后的,与上一行的值一起描述基矢 0.50 0.00 0.50 0.50 0.50 0.00

2 !原子个数

Direct !表示原子的坐标是相对于基矢给出的. 0.00 0.00 0.00 !原子的位置 0.25 0.25 0.25

当第七行是C字母开头的,则表示下面的坐标是以卡笛尔坐标系来给出给原子的绝对坐标(被除以了第二行的缩放系数后的坐标值)。比如上面的例子也可以采用下面的方式:

Si-fcc !注释行,简短描述体系

5.43 !基矢的缩放系数,可认为是晶格常数

0.00 0.50 0.50 !基矢除以缩放系数后的,与上一行的值一起描述基矢 0.50 0.00 0.50 0.50 0.50 0.00

2 !原子个数

7

Nd 253

Pm 258

Sm 225 Tm 257

Eu 249 Yb 291

Gd 256 Lu 255

U 252 Np 254 Pu 254

Pu_s 211

Ac_s 119 Th_s 169Pa_s 193 U_s 209 Np_s 210

Carti !表示原子的坐标是以卡笛尔坐标系给出的坐标. 0.00 0.00 0.00 !原子的位置 0.25 0.25 0.25

4. KPOINTS

设置布里渊区k点网格取样大小或能带结构计算时沿高对称方向的k点:

a) 手动输入即自定义各个k点的坐标和权重:推荐只在能带计算时用,其他的情况下不采用这种方法。在后面的能带结构计算会详细介绍如何准备手动输入的k点。 例子:

k-points along high symmetry lines !注释行,无特别的意义

11 !沿G-X特殊点之间11个k点 Reciprocal !各k点相对于倒格子基矢来写的 0.00 0.00 0.00 1.00 !k点的坐标和相应的权重 0.05 0.00 0.05 1.00 …….

0.50 0.00 0.50 1.00

b) Line-mode:在计算能带时用(4.6以上版本才支持),不推荐用 例子:

k-points along high symmetry lines !注释行,无特别的意义

10 !沿G-X特殊点之间产生10个k点 Line-mode !程序自动产生特殊k点间的k点 Reciprocal !各k点相对于倒格子基矢来写的 0.00 0.00 0.00 !Gamma 0.50 0.00 0.50 !X

提示: 如果k点是相对于卡笛尔直角坐标系,则第四行改为Cartesian(以字母c开头 的任何词都可以)

c) 程序自动产生k点:最常用的,定义网格取样大小 例子:

Automatic generation !注释行

0 !自动产生k点,这一行必须设为0 Monhkorst-Pack !Monhkorst-Pack方法产生k点

9 9 9 !在各个基矢方向上分割各基矢的点数

0.0 0.0 0.0 !是否移动网格点以及移动多少(这里不移动)

提示:一般各基矢方向上的分割数为奇数,使得产生的k点是以Gamma点为中心的。根据基矢的长短来设置合适的分割数。 针对六角晶系:采用Gamma centered网格 例子:

Automatic generation !注释行

0 !自动产生k点,这一行必须设为0

Gamma !明确定义以Gamma点为中心,根据M-P方法产生k点 9 9 7

8

0.0 0.0 0.0

三、VASP的主要输出文件

VASP的输出文件主要有OUTCAR, CHG, CHGCAR, WAVECAR, DOSCAR, EIGENVAL, OSZICAR, CONTCAR, PCDAT, IBZKPT, XDATCAR。 1、OUTCAR

OUTCAR文件包含了vasp计算后得到的绝大部分结果,每步迭代的详细情况。下面介绍如何从OUTCAR取出一些有用的信息: a) 查看所计算体系的体积,使用下面的命令 grep ‘volume’ OUTCAR 得到的结果如下

volume/ion in A,a.u. = 32.92 222.17 volume of cell : 65.84

第一行给出体系的体积分别以?3/atom, a.u.3/atom为单位给出的。 第二行给出体系的体积是以?3/unit cell为单位给出的。

b) 查看所计算体系的总能,使用下面的命令

当ISMEAR = -5时,Free energy TOTEN是与energy without entropy是相等,则用 grep ‘TOTEN’ OUTCAR 得到结果如下

free energy TOTEN = -7.910804 eV

当ISMEAR等于其他的值时,Free energy TOTEN是与energy without entropy是不相等,则用

grep ‘entropy=’ OUTCAR 得到结果如下

energy without entropy= -7.910804 energy(sigma->0) = -7.910804 在计算体系的结合能时,体系的总能取为energy without entropy后面的值。 (如何计算体系的结合能,在后面会详细介绍)

c) 查看所计算体系的费米能级,使用下面的命令 grep 'Fermi' OUTCAR | tail -1 得到的结果为

BZINTS: Fermi energy: 6.171330; 20.000000 electrons

9

上一行中第一个数就是体系的费米能级,第二个数就是体系的总价电子数。

注释:对半导体的体系,VASP取价带顶作为费米能级。对呈现金属性的体系,费米能级就是该体系的真实(具有物理意义的)费米能级。

d) 查看所计算体系的倒格子基矢

在采用vi对OUTCAR编辑时,用下面的命令来查找 g/reciprocal lattice vectors 或 g/recip

e) 查看所计算体系中原子的受力情况

在采用vi对OUTCAR编辑时,用下面的命令来查找 g/TOTAL-FORCE

原子所受的力的单位是eV/angstrom。

2、CHG和CHGCAR

这两个都是给出了体系的电荷密度文件,它们的内容是相同的,前者给出的数据的精度要比后者的精度略低一些。下面是CHGCAR文件的例子: Au-Zn_zig

1.00000000000000

15.000000 0.000000 0.000000 0.000000 15.000000 0.000000 0.000000 0.000000 6.600000 1 1 Direct

0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000079 0.500000

160 160 72

0.18441120499E+05 0.17909524567E+05 0.16406959292E+05 0.14179806898E+05 0.11554638997E+05 0.88581841033E+04 0.63620171557E+04 0.42583169365E+04 0.26537018923E+04 0.15676950926E+04

...................................

此文件的头9行给出的体系的晶格参数,与POSCAR中的内容基本相同,在11行中三个整数分别是NGX, NGY, NGZ的值,它们表示在三个基矢方向上,对所计算的原胞进行分割,得到NGX * NGY * NGZ个点,所计算原胞中的电荷密度用一个三维矩阵A(NGX, NGY, NGZ)来存贮。

这两个文件在每步迭代过程中都会被更新(除了在INCAR文件中有设置ICHGAR=11或12外)。经过迭代后得到的自洽的CHG和CHGCAR可以用来画图分析面电荷密度分布(如何做,在后面会详细介绍)。在后面步骤中能带结构和态密度时,所读入的电荷密度文件CHG和CHGCAR必须是经过迭代自洽得到的文件。

10


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