VASP 初学者必读.docx

1、VASP 初学者必读【转帖】VASP 初学者必读 已有 2798 次阅读 2009-8-28 09:59 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记 转载自htt初学VASP(一) whats it? 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

2、-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

3、基组小适于第一行元素和过渡金属， 大体系计算快(半导体，绝缘体，不过呢，很多时候主要还是受硬件限制简约化可以使k点的数目大大下降。对于原子数较多的体系的计算，就需要谨慎的尝试k点数目，在避免或者预先评估wrap-around error的前提下尽量减少k点数目。另一个问题是k空间网格(k-points grid)的位置和形状，是否包括点(Gamma点，也可理解为原点)？(一般不包括的话很可能会带来误差，尤其是使用了tetrahedron方法的时候。暂时还不知道不包括的好处，为了减少k点？)方形？线形？还是长方形？或者奇形怪状？ ：）后文另述。那么现在来看看KPOINTS file的结构：Lin

4、e1: comment line 注释行 no problemLine2: k点总数 或者 0自动生成网格(Automatic k-mesh generation)如果是前者，给出k点总数，又分两种情况M.全手动 Entering all k-points explicitlyLine3: 输入格式标识。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 ReciprocalLine4-n: 逐个k点的描述。 格式为 x y z W。 xyz是三个坐标，W是权重。所有k点的权 重相互之间的比例对了就行，V

5、ASP会自动归一的注意C坐标和R坐标的定义C: k=(2/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：Point Cartesian coordinates Reciprocal coordinates (units of 2pi/a) (units of b1,b2,b3)-G (0 0 0) (0 0 0 )X (0 0 1) ( 1/2 1/20 )W ( 1/20 1) ( 1/2 3/4 1/4)K ( 3/4 3/40) ( 3/8 3/8 3/4)L (

6、 1/2 1/2 1/2 ) ( 1/2 1/2 1/2)输入示例：Example file4Cartesian0.00.00.0 1.0.00.00.5 1.0.00.50.5 2.0.50.50.5 4.一般如非必要，可以先用自动模式生成k点，VASP会自动生成一个简约化后的k点矩阵，存于IBZKPT file，可以直接复制里面的数据到KPOINTS file来用，其实这也是这个输入法的主要用途，为了减少重复自动生成格点的时间。另一个用途是为了做精确的DOS(Density of status)的计算，由于这类计算所需k点数极大，通过全手动尽可能的优化k点也就必需了。L.半手动/线形模式

7、Strings of k-points for bandstructure calculations 看到啦，对于能带结构的计算，同前面的理由，需要精确的选取k点，在指定的高对称性方向上生成指定数目的k点。Line2: 指定两点间生成的k点数 不同于全自动的总k点数Line2.5: L for Line-mode 表示是线形模式Line3: 输入格式标识。同前。C or RLine4-n: 每行描述一个点 格式为 x y z。每两行的点连成一线，在两点间生成指定数目的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

8、-moderec0 0 0 ! gamma0.5 0.5 0 ! X0.5 0.5 0 ! X0.5 0.75 0.25! Wok，那么更常用的方法是让VASP自动生成网格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，则自动切换为高级模式。A mode 全自动模式，可以看作以点为圆心以l为半径做圆，当然各晶格矢不同时，相应的圆就拉成了椭圆，来

9、确保三个倒格矢方向上覆盖的k点数为lLine4：length (l) Useful values for the length vary between 10 (large gap insulators) and 100 (d-metals).进一步的做法是分别指定三个倒格矢方向上的格点数N1,N2,N3。G modeLine4: N1 N2 N3Line5: s1 s2 s3 偏移原点的位矢 一般设成 0 0 0 啦。以及Monkhorst-Pack法，生成的格点不包括点，从点周围1/2长度处开始取点。M mode Line4: N1 N2 N3Line5: s1 s2 s3 同上所谓的高级

10、模式，就是用C坐标或者R坐标直接输入新的基矢如c c0.25 0 0 0.25 0 00 0.25 0 0 0.25 00 0 0.25 0 0 0.250.0 0.0 0.0 0.5 0.5 0.5分别等价于g m4 4 4 4 4 40 0 0 0 0 0因为存在这种等价关系，所以一般也没有必要使用高级模式好啦，就这些。最后提醒一点，VASP的帮助文档特别提醒，对于六方晶系，不要用M来自动生成格点，而要用G。关于tetrahedra方法，帮助文档说用于全手动模式，可选。具体设定原文如下：In this case, the next line must start with T or t s

11、ignaling 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 vol

12、ume 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 -Seitz radius RCLOC= .65 NE = 100 LCOR = .TRUE.

13、 QCUT = -1 RMAX = 3.0 ! core radius for proj-oper Descriptionl E TYP RCUT TYPRCUT(cutoff radius)0 0 15 0.8023 1.250 0.5 15 0.8023 1.251-0.2 15 0.8023 1.25最重要的地方上面已经用颜色标出来啦：）说明一下，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 stri

14、ctly no node 非正则 +8最后一个问题是LDA or GGA。貌似没有定论目前。这个最好是两个一起做做看啦。或者看文献别人验证过哪个数据好。其实据说目前最好的是PAW(P.E.Blochl,Phys.Rev.B 50,17953(1994).,Phys.Rev.B 59, 1758(1999).)，PP已经落伍了，不过好像我们用的VASP不带这个，就不展开讨论了。初学VASP(六) 最重要的INCAR参数INCAR是决定how to do 的文件限于能力，只对部分最基本的一些参数(,没有这个标志的参数都是可以不出现的)详细说明，在这里只是简单介绍这些参数的设置，详细的问题在后文具体

15、示例中展开。部分可能会干扰VASP运行的参数在这里被刻意隐去了，需要的同学还是请查看VASP自带的帮助文档原文。参数列表如下：SYSTEM name of System 任务的名字 *NWRITE verbosity write-flag (how much is written) 输出内容详细程度 0-3 缺省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) 据说也可以结合shell的tail或grep命令手动输出ISTART startjob: restart选项 0-3 缺省0/1 for 无/有 前次计算的WAVECAR(波函数) 1 restart with

16、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 in

17、itial electr wf. : 0-lowe 1-rand Default 1 only used for start jobs (ISTART=0)IDIPOL calculate monopole/dipole and quadrupole corrections 1-3 只计算第一/二/三晶矢方向 适于slab的计算 4 全部计算 尤其适于就算孤立分子PREC precession: medium, high or low(VASP.4.5+ also: normal, accurate) Default: Medium VASP4.5+采用了优化的accurate来替代high,

18、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，作为日常计算选项，可惜的是说明文档提供的信息不足。 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! 重要到几乎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

19、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附加说明： 当且仅当POTCAR里头没有设置ENCUT时(其实貌似没有才是常态)，才受PREC设置影响从POTCAR里找出相应的ENMAX/ENMIN值来设置。 PREC= Low MediumAccurate High ENCUT=ENMIN ENMAX ENMAX 130%ENMAX 对于多个元素的POTCAR不同的ENMAX/ENMIN，都取最大值NGX,NGY,NGZ: FFT mesh for wavefunctionsNGFX, NGFY, NGFZ: FFT mesh for charges 也是两类重要的最好不要去动的参

20、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得到精确解 PREC=Low,Medium,Normal 3/4 也已经足够精确到 1 meV/atomLREAL: 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。这个选项就是决定是在哪个空间里求。在倒格空间里，采用平面波基组求解，在实空间里，采用积分球求解。 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.TRUE.的差别在于是否

21、使用King-Smith算法优化，Auto则自动选择，推荐。 ROPT: 优化控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 最大电子自洽循环次数NELM = 60 最小次数 NELMIN = 2 弛豫次数 NELMDL = -5if ISTART=0, INIW