ABINIT实战手册Word文件下载.docx

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sii 

si

14si.4.hgh 

#赝势的文件名

######END

INP文件的内容为：

#CrystallinecubicSi

#

ndtset 

11 

#说明下面将有11组数据

acell:

3*9.8112 

#晶格常数a=b=c，将从9.8112....a.u.开始增加

acell+3*0.09 

#晶格常数将以0.09a.u.的间隔进行增加

#Groundstatecalculation

kptopt 

1 

#在k点网格取样时根据对称性来取样，并由下面的

#ngkpt和kptrlatt,或者nshiftk和shiftk来确定k点的数目

iscf 

5 

#采用CG方法对能量进行优化，用在基态计算中。

#######################################################################

#Definitionoftheunitcell 

rprim 

0.0 

0.5 

#下面三行定义了原胞的基矢，本例子中Si是fcc结构

#Definitionoftheatomtypes

ntypat1 

#定义原胞中原子的类别的数目，本例子中只有1类原子

znucl14 

#定义原胞中原子的核电荷数

#Definitionoftheatoms

natom2 

#定义原胞中原子的总个数，本例子中有2个原子

typat 

2*1 

#定义每类原子的个数，本例子中第一类原子有2个

xred 

#下面定义了原胞中原子的坐标

0.250.250.25 

#Givesthenumberofband,explicitely（donottakethedefault）

nband 

16 

#定义了要计算的能带的数目，最好按这样来设置:

#nband>

原胞中总的价电子数目/2+10

#Exchange-correlationfunctional

ixc1 

#定义交换关联函数，本例子中，采用的是TeterPade参数化的LDA形式

#Definitionoftheplanewavebasisset

ecut 

20.0 

#定义了平面波的切断动能 

#Definitionofthek-pointgrid

ngkpt888 

#下面定义了k点网格取样的大小

nshiftk4 

shiftk0.50.50.5

0.50.00.0

0.00.50.0

0.00.00.5

#DefinitionoftheSCFprocedure

nstep60 

#电子自洽迭代的最大步数

diemac12.0 

#介电常数设置

tolvrs 

1.0d-20 

#电子自洽收敛的标准

------------END--------------

计算完后，得到OUT文件，用下面的命令：

grep'

volume'

OUT

得到如下的内容：

Unitcellvolumeucvol= 

2.3610688E+02bohr^3

2.4266422E+02bohr^3

2.4934185E+02bohr^3

2.5614088E+02bohr^3

2.6306239E+02bohr^3

2.7010748E+02bohr^3

2.7727725E+02bohr^3

2.8457279E+02bohr^3

2.9199518E+02bohr^3

2.9954553E+02bohr^3

3.0722493E+02bohr^3

然后用下面的命令：

Etotal'

>

>

Etotal=-7.92750029752797E+00

Etotal=-7.92997465524506E+00

Etotal=-7.93167675973445E+00

Etotal=-7.93266612552653E+00

Etotal=-7.93299797094926E+00

Etotal=-7.93272412167288E+00

Etotal=-7.93189304516315E+00

Etotal=-7.93055314505404E+00

Etotal=-7.92874706916830E+00

Etotal=-7.92651686675655E+00

Etotal=-7.92390242137627E+00

因此，Volume和Etotal对应的关系为：

2.3610688E+02 

-7.92750029752797E+00

2.4266422E+02 

-7.92997465524506E+00

2.4934185E+02 

-7.93167675973445E+00

2.5614088E+02 

-7.93266612552653E+00

2.6306239E+02 

-7.93299797094926E+00

2.7010748E+02 

-7.93272412167288E+00

2.7727725E+02 

-7.93189304516315E+00

2.8457279E+02 

-7.93055314505404E+00

2.9199518E+02 

-7.92874706916830E+00

2.9954553E+02 

-7.92651686675655E+00

3.0722493E+02 

-7.92390242137627E+00

下面就可以用Birch-Murnaghan3阶状态方程进行（BirchF,Phys.Rev.71,p809（1947））拟合得到体弹性模量和平衡状态下的体积：

V0 

= 

263.276940709097a.u.^3

B0 

95.497（GPa）

第二章ABINIT参数设定与收敛测试

ABINIT计算晶体时主要参数的确定（切断动能和k点网格）。

在采用平面波赝势法进行固体的电子结构计算时，为了确保计算的精度和计算结果的可靠性，在计算晶体的物理性质之前，要进行几个重要参数的测试，以保证这些参数的选取使得计算结果有很好的收敛性，这些参数是平面波的切断动能和k点网格取样的大小。

下面以采用ABINIT计算立方的ZrO2晶体为例：

采用的赝势是40zr.psp_mod和8o.psp_mod（它们均是LDA的TM赝势）。

输入文件，in.files的内容为：

INP

OUT

zroi

zroo

zro

./40zr.psp_mod

./8o.psp_mod

在测试平面波切断动能的收敛性时，我们通过设置平面波切断动能从20Ha开始，以2Ha递增，直到58Ha，其他参数不变计算ZrO2的总能。

在ABINIT的输入文件中很方便的通过ndtset来设置。

输入文件INP如下（紫色标示）：

#CrystallineZrO2-cubic

ndtset20#表示有20组数据

ecut:

20.0#平面波切断动能从20Ha开始

ecut+2#以2Ha递增，也就是Ecut为20.0+i*2.0,（i从1到20）

#Definitionoftheunitcell

acell3*9.65285#设置晶格常数a=b=c为9.65285a.u.

rprim

0.00.50.5#同上面的acell确定了原胞的基矢

0.50.00.5

0.50.50.0

#Definitionoftheatomtypes

ntypat2#设置原胞的原子种类数，这里有2类原子

znucl408#每类原子的核电荷数Z

natom3#原胞中总的原子数目，这里原胞总共有3个原子

typat12*2#第一类原子有1个，第二类原子有2个

xred#下面的按分数坐标给原胞中原子的坐标位置

0.000.0000.000

0.250.250.25

0.750.750.75

#Definitionofthek-pointgrid

kptopt1#设置生成k点的方法，这里表明有ngkpt和nshiftk来确定k点网格的大小

ngkpt888#设置对布里渊区进行8x8x8网格的划分

nshiftk4#对划分得到的k点按下面的偏移量进行平移

shiftk

0.50.50.5

0.50.00.0

0.00.50.0

0.00.00.5

#DefinitionoftheSCFprocedure

#ecut40.0

iscf5#自洽迭代中的算法，这里采用cg方法优化。

toldfe1.0d-10#自洽迭代迭过程总能收敛的标准

diemac3.0#体系宏观的介电常数

nstep60#最大自洽迭代步数

#Definitionoftheoutfileinformation

prtwf0#不输出波函数文件。

运行下面的命令

abinsOUT

对OUT采用进行分析，用下面的命令取出一些数据:

ecut'

OUT>

summary

Totalenergy（eV）'

得到summary类似如下数据:

2.00000000E+01-2.16713704994688E+03

2.20000000E+01-2.17244914205186E+03

2.40000000E+01-2.17629539439455E+03

2.60000000E+01-2.17888687489711E+03

2.80000000E+01-2.18045824630388E+03

3.00000000E+01-2.18139622512928E+03

3.20000000E+01-2.18192168325676E+03

3.40000000E+01-2.18219516090481E+03

3.60000000E+01-2.18232706572898E+03

3.80000000E+01-2.18237668482667E+03

4.00000000E+01-2.18239923089573E+03

4.20000000E+01-2.18241955706857E+03

4.40000000E+01-2.18244775901834E+03

4.60000000E+01-2.18248714583389E+03

4.80000000E+01-2.18253519502611E+03

5.00000000E+01-2.18258901301065E+03

5.20000000E+01-2.18264245486986E+03

5.40000000E+01-2.18269485143783E+03

5.60000000E+01-2.18274313138312E+03

5.80000000E+01-2.18278585826504E+03

画图可以看到当Ecut取40Ha时，体系的总能有很好的收敛了。

下面测试对k点网格的，in.files的输入文件同上。

我们这里把k点网格从6x6x6开始增加，以2x2x2递增。

INP的输入文件（紫色标示）：

ndtset10

ngkpt:

666

ngkpt+222

acell3*9.65285

0.00.50.5

ntypat2

znucl408

natom3

typat12*2

xred

kptopt1

#ngkpt888

nshiftk4

shiftk0.50.50.5

ecut40.0

iscf5

toldfe1.0d-10

diemac3.0

nstep60

prtwf0

运行

abinisOUT&

计算完后对OUT进行分析，

ngkpt'

comment

取出得到的数据如下：

28.0000-2182.416564

60.0000-2182.416514

110.0000-2182.416506

182.0000-2182.416526

280.0000-2182.416499

408.0000-2182.416512

570.0000-2182.416506

770.0000-2182.416514

1012.0000-2182.416515

1300.0000-2182.416504

画图可以看到8x8x8的k点网格就能保证体系的总能很好的收敛了。

第三章ABINIT计算晶体的能带结构

采用第一原理的电子结构计算方法来计算晶体的能带结构一般来说，要进行两个步骤。

这不论是采用VASP、PWSCF还是ABINIT这些程序。

步骤为：

先进行自洽的电子结构迭代得到自洽计算得到的电荷密度，然后读入这个自洽得到的电荷密度，进行非自洽的计算得到体系的本征值。

下面以立方的ZrO2晶体为例，采用ABINIT来计算。

下面采用ndset这个关键词，在输入文件中输入这两步的控制参数，一次性计算完成得到能带结构。

并对相关的相关的输入参数进行解释：

采用的赝势是:

40zr.psp_mod和8o.psp_mod，输入文件in.files的内容为

此in.files文件的内容设置了主要输入文件的名称和赝势文件所在的目录。

主要输入文件INP的内容为（紫色标示）：

ndtset2#表示有两组控制参数：

第一组控制参数用来设置自洽计算，第二组是非自洽的本征值计算

#Dataset1:

usualself-consistentcalculation

kptopt11#自洽计算中设置k点网格取样的方法，表明采用ngkpt和shfitk来设置k点网格。

nshiftk14#使生成的k点进行平移。

shiftk1

ngkpt1888#K点网格取样，网格划分的分割数

prtden11#表明输出电荷密度文件。

tolvrs11.0d-20#自洽计算收敛的标准

iscf15#自洽迭代计算时，采用CG方法来优化有效势

#Dataset2:

#用来设置本征值计算时的参数

iscf2-2#表明非自洽计算

getden2-1#读入上一组数据进行自洽计算得到的电荷密度文件

kptopt2-5#负数，表示下面计算能带计算时，有5段特殊线（由6个特殊k点来确定）

ndivk210121888#每段特殊线上分几等份

kptbounds2#特殊k点的坐标

0.50.250.75#Wpoint

0.50.00.0#Lpoint

0.00.00.0#Gammapoint

0.50.00.5#Xpoint

0.00.00.0#Gamma

enunit20#输出本征值时，本征值的单位，这里为0表示是以Hatree为单位给出

prteig21#表明输出本征值到文件中

acell3*9.48196#设置晶常数

0.00.50.5#设置计算原胞的基矢（同上面的acell一起构成原胞的基矢）

ntypat2#原胞的原子种类数目

znucl408#每类原子的核电荷数

natom3#原胞中总的原子数目

typat12*2#表示第一个原子是第一类的，后面两个原子是第二类的。

xred#以分数坐标给出原子的位置

nband30#在计算中考虑多少条能带

ecut40.0#平面波切断动能

diemac3.0#体系的宏观介电常数，给一个近似值就可以了。

nstep60#自洽迭代时的最大步数

计算得到的本征值文件zroo_DS2_EIG内容为：

Eigenvalues（hartree）fornkpt=57kpoints:

kpt#1,nband=30,wtk=1.00000,kpt=0.50000.25000.7500（reducedcoord）

-1.41786-0.62938-0.62938-0.61620-0.26378-0.263780.145670.14721

0.239100.239100.277110.322750.496700.503020.574580.57458

0.617600.787690.909300.924300.924301.051591.051591.10749

1.200891.288911