VASP参数设置详解.docx

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VASP参数设置详解

VASP参数设置详解软件主要功能：

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=02else0

0：

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=LowMediumAccurateNormal

ENCUT=ENMINENMAXENMAXENMAX

SingleHigh

ENMAXENMAX*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=On

PREC=Low,700pointsintherealspacesphere（ROPT=0.67）

PREC=Med,1000pointsintherealspacesphere（ROPT=1.0）

PREC=High,1500pointsintherealspacesphere（ROPT=1.5）

ForLREAL=Auto

PREC=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：

60

NELMIN：

电子自洽循环最小次数。

缺省值：

2

NELMDL：

弛豫次数。

缺省值：

ifISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=8，-5，ifISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=48，-12，else0

NELMDL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*EDIFF

EDIFFG>0在两个离子步的总自由能之差小于EDIFFG时停止

EDIFFG<0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）0else2

ISIF│calculate│calculate│relax│change│change

│force│stresstensor│ions│cellshape│cellvolume

----┼-------┼-----------┼------┼---------┼---------

0│yes│no│yes│no│no

1│yes│traceonly│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

traceonlymeansthatonlythetotal