VASP使用总结

VASP使用总结VASP计算的理论及实践总结一、赝势的选取二、收敛测试1、VASP测试截断能和K点2、MS测试三、结构弛豫四、VASP的使用 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 （计算性质）1、VASP的四个输入文件的设置2、输出文件的查看及指令3、计算单电能(1)测试截断能(2)测试K点4、进行结构优化5、计算弹性常数6、一些常用指令一、赝势的选取VASP赝势库中分为：PP和PAW两种势，PP又分为SP（ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ）和USPP（超软）。交换关联函数分为：LDA（局域密度近似）和GGA（广义梯度近似）。GGA又分为PW91和PBE。在VASP中，其中pot,pot-gga是属于超软势（使用较少）。Paw,paw-pbe,和paw-gga是属于PAW。采用较多的是PAW-pbe和PAW-gga。此外vasp中的赝势分为几种，包扩标准赝势(没有下标的)、还有硬（harder）赝势(_h)、软（softer）赝势(_s),  所谓的硬（难以赝化），就是指该元素原子的截断动能比较大，假想的势能与实际比较接近，计算得到的结果准确，但比较耗时，难以收敛。软（容易赝化）， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示该元素原子的截断动能比较小，赝势模型比较粗糙，但相对简单，可以使计算很快收敛（比如VASP开发的超软赝势）。即硬的赝势精度高，但计算耗时。软的精度低，容易收敛，但节省计算时间。另一种情况：如Gd_3，这是把f电子放入核内处理，对于Gd来说，f电子恰好半满。所以把f电子作为价电子处理的赝势还是蛮好的（类似还有Lu，全满）。（相对其他的4f元素来说，至于把f电子作为芯内处理，是以前对4f元素的通用做法。计算结果挺好）常用的做法是：用两种赝势测试一下对自己所关心的问题的影响情况。在影响不大的情况下，选用不含4f电子的赝势（即后缀是3），一来减少计算量，二来避免DFT对4f电子的处理。【1.赝势的选择：vasp的赝势文件放在目录~/vasp/potentials下，可以看到该目录又包含五个子目录potpot_GGApotpawpotpaw_GGApotpaw_PBE，其中每一个子目录对应一种赝势形式。赝势按产生 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 可以分为PP(standardpesudopotential，其中大部分是USPP,ultrasoftpesudopotential)和PAW(projectoraugmentedwavemethod)。按交换关联函数的不同又可以有LDA(localdensityapproximation)和GGA(generalizedgradientapproximation)，其中GGA之下又可以再分为PW91和PBE。以上各个目录对应起来分别是pot==>PP,LDA;pot_GGA==>PP,GGA;potpaw==>PAW,LDA;potpaw_GGA==>PAW,GGA,PW91;potpaw_PBE==>PAW,GGA,PBE。选择某个目录进去，我们还会发现对应每种元素往往还会有多种赝势存在。这是因为根据对截断能量的选取不同还可以分为Ga,Ga_s,Ga_h，或者根据半芯态的不同还可以分为Ga,Ga_sv,Ga_pv的不同。一般推荐选取PAW_PBE。其中各个元素具体推荐哪种形式的赝势可以参考vaspworkshop中有关赝势部分的 ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt 。当然自己能测试之后在选择是最好不过的了，以后再聊。2.POTCAR的建立：选好哪一种赝势之后，进入对应的目录，你会看到里边有这么几个文件，POTCAR.ZPSCTR.ZV_RHFIN.ZWS_FTP.LOG。我们需要的是第一个。把它解压，如zcatPOTCAR.Z>Ga。对As元素我们也可以类似得到一个As文件。用cp命令或者mv命令把这两个文件都移到我们的工作目录里。然后再用cat命令把这两个文件合并在一起，如catGaAs>POTCAR，这样就得到了我们需要的POTCAR。同理，有多个元素的POTCAR也可以这样产生。这里需要注意的是，记住元素的排列顺序，以后在POSCAR里各个元素的排列就是按着这里来的。http://emuch.net/html/201108/3452012.html】二、收敛测试1、VASP测试计算的参数，比如k-points或cutoff，肯定是取的越多越准确，但相对的计算量就会增加，为了既保证计算的精确度，又尽可能的减少计算量，所以进行收敛测试，比较不同的参数，所得的两者的差值，差值符合误差的范围，就认为已经收敛。VASP中收敛测试主要是测试截断能和K点，（注意：按照经验，先优化K点，且根据manu，K<8时优先选用偶数。）优化K点时，取ENCUT为POTCAR中的ENMIN就可以了，做完了K点测试之后，再做ENCUT的搜寻比较好。VASP具有单点能计算的功能。也就是说，对一个给定的固定不变的结构（包括原子、分子、表面或体材料）能够计算其总能，即静态计算功能。计算单点能，一般都能得到结果，是否收敛是比较两个计算结果得到的结论，而能否出计算结果应该是对某个确定的计算而言HYPERLINK"http://emuch.net/html/201008/2271875.html"http://emuch.net/html/201008/2271875.html。本人就是通过计算单点能来测试截断能和K点的，先设置一个K点，然后改变截断能来计算单点能（总能即freeenergytoten，也可以说是自由能）；同样的道理，设置一个截断能然后，改变K（K点网格）点，计算单点能。将不同参数下获得的能量整理出来，画成曲线，当能量趋于平稳，即接近收敛时（最小能），此时的结构达到了稳定状态，也就是处于基态。在能量趋于稳定状态的前提下，来看相邻两个参数对应的能量的差值，当两者之差值在误差允许的范围内（一般差值在0.001eV左右，除非结构比较大），此时对应的参数就是我们所需要的。之所以采用计算单点能来测试，是因为单点能计算速度快，需要的参数最少，最多只要在KPOINTS文件中设置一下合适的K点或者在INCAR文件中给定一个截断能ENCUT就可以了。而且其他参数取默认值就好了。还有一个参数就是电子步的收敛标准的设置EDIFF，默认值为EDIFF=1E-4，一般不需要修改这个值。具体来说要计算单点能，只要在INCAR中设置IBRION=-1（默认）也就是让离子不移动就可以了，单点能一般NSW都是0。（其实就选用默认值就可以）HYPERLINK"http://emuch.net/html/200907/1428501.html"http://emuch.net/html/200907/1428501.html点计算就是将所有的迟豫参数去掉，原子已经位于理想的位置。此时得到的能量为点能量。总能计算推荐使用ISMEAR=-5，尤其是对于半导体和绝缘体。除非你的原胞非常大，K点很少，才采用ISMEAR=0，SIGMA=0.052、MS测试(1).我所说的几何优化，具体到castep中为GeometryOptimization，几何优化时，castep通过微调原子坐标使能量最低，当然你可以选择是否优化晶格，但对于计算参数(主要是cutoffenergyandk-points)的收敛测试，主要是测试计算参数对能量计算的影响，因此不需要优化结构；(2).参数收敛测试的目的是：既能准确的计算能量，又使计算量最低。从这个目的出发，在收敛测试时，根据相关文献，比如测试k-points，先选取一较大的cut-off，然后把k-points依次从低到高，将计算的结果与k-points最高的值进行比较(一般认为k-points等越高，越接近于真实情况，但计算量相对也增加)，如果能量收敛了——符合收敛标准，那就认为测试完成；三、结构弛豫结构弛豫的判据一般有两种选择：能量和力。这两者是相关的，理想情况下，能量收敛到基态，力也应该是收敛到平衡态的。但是数值计算过程上的差异导致以二者为判据的收敛速度差异很大，力收敛速度绝大部分情况下都慢于能量收敛速度。这是因为力的计算是在能量的基础上进行的，能量对坐标的一阶导数得到力。计算量的增大和误差的传递导致力收敛慢。【结构优化又叫结构弛豫（structurerelax），是指通过对体系的坐标进行调整，使得其能量或内力达到最小的过程，与动力学退火不同，它是一种在０Ｋ下用原子间静力进行优化的方法。可以认为结构优化后的结构是相对稳定的基态结构，能够在实验之中获得的几率要大些（当然这只是理论计算的结果，必须由实验来验证）。一般要做弛豫计算，需要设置弛豫收敛标准，也就是告诉系统收敛达成的判据（convergencebreakcondition)，当系统检测到能量变化减小到一个确定值时例如EDIFFG=1E-3时视为收敛中断计算，移动离子位置尝试进行下一步计算。EDIFFG这个值可以为负，例如EDIFFG=-0.02，这时的收敛标准是当系统发现所有离子间作用力都小于给定的数值，如０.０２eV/A时视为收敛而中断。弛豫计算主要有两种方式：准牛顿方法(quasi-NewtonRMM-DIIS)和共轭梯度法(CG)两种。准牛顿方法计算速度较快，适合于初始结构与平衡结构（势能面上全局最小值）比较接近的情况，而CG方法慢一些，找到全局最小的可能性也要大一些。选择方法为IBRION=1时为准牛顿方法而IBRION=2时为CG方法。具体来说要做弛豫计算，设置IBRION=1或者2就可以了，其它参数根据需要来设置。NSW是进行弛豫的最大步数，例如设置NSW=100，当计算在100步之内达到收敛时计算自动中断，而100步内没有达到收敛的话系统将在第100步后强制中止（平常计算步数不会超过100步，超过100步可能是计算的体系出了问题）。参数通常可以从文献中发现，例如收敛标准EDIFFG等。有的时候我们需要一些带限制条件的弛豫计算，例如冻结部分原子、限制自旋的计算等等。冻结部分原子可以在POSCAR文件中设置selectivedynamic来实现。自旋多重度限制可以在INCAR中以NUPDOWN选项来设置。另外ISIF选项可以控制弛豫时的晶胞变化情况，例如晶胞的形状和体积等。HYPERLINK"http://emuch.net/html/200907/1428501.html）】"http://emuch.net/html/200907/1428501.html）】四、VASP的使用流程（计算性质）1、四个输入文件使用VASP计算，首先要熟悉并设置好四个输入文件：POSCAR、POTCAR、KPOINTS、INCAR。（1）POSCAR:要借助MS（materialstudios）软件，在MS中搭建好结构，选择→→Export→→保存在一个磁盘下，保存类型选为CrystallographicInformationFiles，即将结构图保存为.cif格式。（如图所示）先安装一个VESTA软件（windows系统下的就行），打开VESTA软件，并打开这个图标就是以下左图所示的窗口，然后将上一步保存的.cif格式的模型导入这个窗口，可以直接拖进来（或者通过fileopen）。便出现右图。在VESTA中点击→→选择ExportDate→→将模型保存到一个文件下，并将保存类型选为如图所示的VASP的格式，，坐标就选取分数坐标，点击OK，将文件名改为POSCAR就好了。如下图：打开→→点击NewSession→→输入用户名（如iap08）→→点击OK→→输入密码（6个1）→→点击OK。如图所示，可以在界面上输入top（查看是否有任务在进行），退出同时按ctrl和C。点击可以与后台连起来（同win32），在根目录下建立自己计算的文件夹，并将POSCAR拖入文件夹。(2)POTCAR.先将势库放入Xftp连接的后台文件夹下，然后在打开的界面中找到势库中计算所需要的势，然后解压并添加到POTCAR中，在界面中输入的具体步骤是：第一步：ls回车→→cd空hx回车→→ls回车→→cd势文件夹→→ls回车→→cd空paw_pbe回车→→ls回车→→cd空Ce→→ls回车→→zcat空POTCAR.Z空>Ce回车，ls就会发现已将所需的势解压出来了，第二步：就是将解压出来的各元素的势都添加到POTCAR中，步骤如下：cat空Ce空Co空B空Si空>POTCAR回车（注意这里边各元素的添加顺序一定要与POSCAR中的一致，如图所示），ls发现已经出现了POTCAR这个文件夹。（3）KPOINTSKPOINTS是设置最简单的，只需要在原来的文件中修改K点网格数就可以了，这个根据计算的实际情况而定。(一般可以依据MS中的调整来设置不同的K点)如下为该文件：（4）INCARINCAR是一个非常重要的输入文件，也是最难设置的。如图所示，第一行不System不重要，只是一个名称。ISTART=0是指开始新的计算；ICHARG=2是指从原子的电荷密度重叠构造初始电荷密度ISMEAR=0是指采用高斯方法；SGIMA=0.1是指展宽为0.1eVECUT=380是指平面波的截断能为380IBRION=6;(等于6时是计算弹性性质；等于2时是在优化)；ISIF=3是有化参数（大于等于3时是计算弹性性质）；NSW=15是计算的步数EDIFF和EDIFFG是电子和离子收敛精度PREC=Accurate是计算精度（对应MS中coarse、medium、fine等）因次，INCAR中的参数需要根据实际情况来设置，在这里也不便多说。2、输出文件的查看和指令输出文件有CONTCAR、OUTCAR、comment等。查看输出文件less（不在界面显示结果，看完了输入:wq或者:q回车就退出了）用cat查看时（会将结果显示在界面）CONTCAR文件主要是优化完的结果文件（就是将CONTCAR文件改为POSCAR文件进行下一步计算）Comment文件主要是查看一次性测试完截断能的结果文件。OUTCAR文件包含VASP计算的绝大部分结果文件。查看所计算体系的体积时，使用命令：grep空”volume”空OUTCAR回车查看所计算体系的总能时，使用命令：grep空“TOTEN”空OUTCAR空|tail空-n空1回车，如图所示若是是用脚本测试截断能，则在comment中查看结果，即：cat空comment回车，如下图所示查看弹性常数时：第一种：可以用脚本来提取（即在计算的文件夹下放入提取弹性常数的脚本get-elastics.sh，待计算完毕的时候，输入sh空get-elastics.sh，在界面上就出现结果了。第二种：第一步：grep空ELA空OUTCAR回车第二步：cat空-n空OUTCAR空|grep空“TOTALELASTICMODULI”(将界面上出现的结果文件粘贴到这儿)回车（就会显示一些有代码的结果文件）,如：473711（矩阵行列起始）及文件名第三步：sed空-n空“473711，473731”（弹性常数所处的行数）空（就会显示出弹性常数）回车3、计算单点能计算单点能通常是用来测试ENCUT和K点的（1）测试截断能第一种方法：POSCARPOTCAR都比较简单，就是按照前面所说的方法步骤弄就可以了（注意POTCAR中添加势的时候要与POSCAR中的元素顺序一致）。最重要的是INCAR和KPOINTS中参数的设置：SYSTEM=tetrNd_SiENCUT=300ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=0;SIGMA=0.1#IBRION=2;ISIF=3;NSW=15EDIFF=0.1E-04EDIFFG=-1E-3PREC=Accurate以上是INCAR中的参数设置，对于计算单点能时，只需要将ENCUT设置一下，#IBRION=2;ISIF=3;NSW=15（这一行标注了意思就是取默认值），对于KPOINTS则只需要设置K点网格就可以了。设置好之后，先按退出键ESC→→输入:wq回车，就是保存并退出运行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空–n空10空vasp空>vasp.out空&或者也可以采用脚本进行后台运行，即在计算文件夹中放入vasp.pbs脚本，然后直接输入qsub空vasp.pbs回车就可以了计算完毕查看结果的时候，使用命令：grep空“TOTEN”空OUTCAR空|tail空-n空1回车，此时出来的就是最后一个的能量值，若想看倒数5个的能量值，可以输入：grep空“TOTEN”空OUTCAR空|tail空-n空5回车，就可以看到了。如果想看开始几行的只需要将命令改为：grep空“TOTEN”空OUTCAR空|head空-n空5回车，即可。第二种方法：若采用脚本来一次型测试的话,POTCAR和POSCAR不变，KPOINTS选好一个K点，然后使用脚本run-cut来进行优化，以下为该脚本内容。测试之前要进行修改，vim空run-cut回车，输入i，按上下左右键进行修改设置。#!/bin/bashrmWAVECARforiin200250300350380400420440（此处需要设置截断能）docat>INCAR<vasp.out&就是在后台运行）E=$(grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%12.6f\n",$5}')echo$i$E>>commentdone设置好之后，先按退出键ESC→→输入:wq回车，就是保存并退出将KPOINTS也设置好之后然后输入sh空run-cut回车就开始运行了注意用脚本来测试截断能的时候，不再需要INCAR文件，文件夹中只需要POTCAR、POSCAR、KPOINTS、run-cut就可以了，run-cut中已经包含了INCAR,计算完后，结果文件中会出现一个INCAR文件。然后输入less空comment就可以查看计算结果了。通常是用计算单点能来测试截断能和K点，主要是先选取一个合适的截断能（可以选取POTCAR中的截断能），然后设置不同的K点来计算单点能（freeenergytoten），将所得的能量整理出来画成一条曲线.同样的道理测试截断能，选择合适的k点，改变不同的截断能来计算。（2）测试K点测试k点就比较容易了，POTCAR和POSCAR不变，将INCAR中参数进行修改，如下所示，将高亮部分进行修改，SYSTEM=tetrNd_SiENCUT=300ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=0;SIGMA=0.1#IBRION=2;ISIF=3;NSW=15（要用#号标注，意思是采用默认值）EDIFF=0.1E-04EDIFFG=-1E-3PREC=Accurate然后就设置不同的k点网格，设置好之后，先按退出键ESC→→输入:wq回车，就是保存并退出然后进行计算就OK了，运行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空–n空10空vasp空>vasp.out空&或者也可以采用脚本进行后台运行，即在计算文件夹中放入vasp.pbs脚本，然后直接输入qsub空vasp.pbs回车就可以了4、进行结构优化待把e-cut和K点测试好之后，就可以进行结构优化了。POTCARPOSCAR的设置不用变，KPOINTS中K点改为测试好的那个。重要的是INCAR中的参数设置，如下所示，只需要将这一行的标注#去掉，并设为IBRION=2;ISIF=3，其他的取默认值即可。SYSTEM=tetrNd_SiENCUT=300（改为测试出来的）ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=0;SIGMA=0.1IBRION=2;ISIF=3;NSW=15（将这一行的标注#去掉，并设为IBRION=2;ISIF=3，）EDIFF=0.1E-04EDIFFG=-1E-3设置好之后，先按退出键ESC→→输入:wq回车，就是保存并退出然后就可以运行了，运行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空–n空10空vasp空>vasp.out空&或者也可以采用脚本进行后台运行，即在计算文件夹中放入vasp.pbs脚本，然后直接输入qsub空vasp.pbs回车就可以了5、计算弹性常数将进行优化后的结果进行分析，即将优化出的晶格常数跟实验值进行比较，若误差小于2%，（如果能更小最好），则优化结果合理，即所选参数恰当。计算弹性常数步骤：第一步：将优化后得到的结果文件CONTCAR改为POSCAR作为下一步计算所需的POSCAR,KPOINTS就选择测试出来的参数，POTCAR不变。重要的是INCAR，如下为INCAR的内容，其他的保持不变。general:System=tetrNd3Co29Si4B10ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=0;SIGMA=0.1ENCUT=380IBRION=6;ISIF=3;NSW=15（算弹性常数时，IBRION=6;ISIF=3）EDIFF=0.1E-04EDIFFG=-1E-3PREC=Accurate设置好之后，先按退出键ESC→→输入:wq回车，就是保存并退出。若是不保存只是退出为”:q”,强制退出“:q!”.此时就可以进行运算了，运行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空–n空10空vasp空>vasp.out空&或者也可以采用脚本进行后台运行，即在计算文件夹中放入vasp.pbs脚本，然后直接输入qsub空vasp.pbs回车就可以了待计算结果完毕后，查看结果指令第一种方法：可以用脚本来提取（即在计算的文件夹下放入提取弹性常数的脚本get-elastics.sh，待计算完毕的时候，输入sh空get-elastics.sh，在界面上就出现结果了。第二种方法：第一步：grep空ELA空OUTCAR回车第二步：cat空-n空OUTCAR空|grep空“TOTALELASTICMODULI”(将界面上出现的结果文件粘贴到这儿)回车（就会显示一些有代码的结果文件）,如：473711（矩阵行列起始）及文件名第三步：sed空-n空“473711，473731”（弹性常数所处的行数）空（就会显示出弹性常数）回车6、一些常用指令：建立文件夹mkdir空文件夹名建立文件touch空文件名删除rm空-f要删除的东西移动mv空文件名空文件夹名回车解压tar空zxvf空被解压的东西回车运行sh空文件编辑vim空要编辑的文件复制cp空文件空文件夹名删除多个文件，采用脚本clear.sh，具体步骤如下：第一步、vim空clear.sh回车第二步、先按一个i,再输入rm空-f空要删除的文件，把不需要删除的文件，在此delete掉，然后保存并推出“:wq”回车第三步、sh空clear.sh回车即可闭任务killall空VASP或者是qdel空地址(213)查看地址qstat回车在另一个节点下查看其中某一个节点是否有任务：ssh空192.9.200.212（IP地址）回车输入password，回车top就可以了心得体会：在对材料进行其他性质的计算之前，要对结构先进行优化包括能量最小化和结构稳定性优化。Castep进行计算可包括三步：第一步，搭建结构，建立周期性晶胞；第二步，对建立的结构进行优化，其中包括电子能量最小化和几何结构稳定化（其实就是用能量最小化的方法来测试E-CUT和K点，然后用测试出的良好参数进行几何优化）;第三步，进行计算其他的性质。这就是第一性原理的方法，VASP计算也是同样的步骤。