如何用VASP计算单个原子的能量和能级

氢原子的能量为-13.6eV在这一节中，我们用 VASP计算 H原子的能量。 对于原子计算，我们可以采用如下的 INCAR文件 PREC=ACCURATE NELMDL = 5 make five delays till charge mixing ISMEAR = 0; SIGMA=0.05 use smearing method 采用如下的 KPOINTS文件。由于增加 K点的数目只能改进描述原子间的相互作用，而 在单原子计算中并不需要。所以我们只需要一个 K点。 Monkhorst Pack 0 Monkhorst Pack 1 1 1 0 0 0 采用如下的 POSCAR文件 atom 1 15.00000 .00000 .00000 .00000 15.00000 .00000 .00000 .00000 15.00000 1 cart 0 0 0 采用 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 的 H的 POTCAR 得到结果如下： k-point 1 : 0.0000 0.0000 0.0000 band No. band energies occupation 1 -6.3145 1.00000 2 -0.0527 0.00000 3 0.4829 0.00000 4 0.4829 0.00000 我们可以看到，电子的能级不为-13.6eV。 Free energy of the ion-electron system (eV) --------------------------------------------------- alpha Z PSCENC = 0.00060791 Ewald energy TEWEN = -1.36188267 -1/2 Hartree DENC = -6.27429270 -V(xc)+E(xc) XCENC = 1.90099128 PAW double counting = 0.00000000 0.00000000 entropy T*S EENTRO = -0.02820948 eigenvalues EBANDS = -6.31447362 atomic energy EATOM = 12.04670449 --------------------------------------------------- free energy TOTEN = -0.03055478 eV energy without entropy = -0.00234530 energy(sigma->0) = -0.01645004 我们可以看到 TOTEN-EATOM也不等于-13.6eV。 在上面的计算中有个问题，就是H原子有 spin,而在上面的计算中我们并没有考虑到 spin。 所以如果我们改用 LSDA近似，在 INCAR中用 ISPIN=2的 tag，则得到如下结果： k-point 1 : 0.0000 0.0000 0.0000 band No. band energies occupation 1 -7.2736 1.00000 2 -0.1229 0.00000 3 0.4562 0.00000 4 0.4562 0.00000 5 0.4562 0.00000 spin component 2 k-point 1 : 0.0000 0.0000 0.0000 band No. band energies occupation 1 -2.4140 0.00000 2 -0.0701 0.00000 3 0.5179 0.00000 4 0.5179 0.00000 5 0.5179 0.00000 Free energy of the ion-electron system (eV) --------------------------------------------------- alpha Z PSCENC = 0.00060791 Ewald energy TEWEN = -1.36188267 -1/2 Hartree DENC = -6.68322940 -V(xc)+E(xc) XCENC = 2.38615430 PAW double counting = 0.00000000 0.00000000 entropy T*S EENTRO = 0.00000000 eigenvalues EBANDS = -7.27361676 atomic energy EATOM = 12.04670449 --------------------------------------------------- free energy TOTEN = -0.88526212 eV energy without entropy = -0.88526212 energy(sigma->0) = -0.88526212 氢原子的能量约等于-12.92eV。可以看到在 LDA 中如果限制自旋，使能级大概提高了 0.88eV。 如果我们采用 GGA 的赝势，并且同样打开自旋限制(ISPIN=2)，在此例子中，得到的结 果将更加精确 Free energy of the ion-electron system (eV) --------------------------------------------------- alpha Z PSCENC = 0.00621465 Ewald energy TEWEN = -1.38027565 -1/2 Hartree DENC = -6.91107031 -V(xc)+E(xc) XCENC = 2.32601856 PAW double counting = 0.70286470 -0.71256934 entropy T*S EENTRO = 0.00434843 eigenvalues EBANDS = -7.71257941 atomic energy EATOM = 12.52153358 --------------------------------------------------- free energy TOTEN = -1.15551480 eV energy without entropy = -1.15986323 energy(sigma->0) = -1.15696428 用 GGA算得的氢原子的能量约等于-13.67eV。 但是如何理解所得到的能级，由于用到了赝势，本人并不很清楚如何解释能级意义，欢 迎大家指教。