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投影态密度是什么意思
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投影态密度
投影态密度 双语例句1. 不计算分波及角动量投影态密度，使用较大的RWIGS，即&&&&If the LORBIT flag is not equal zero, the site and l-projected density of states is also calculated.2. 通过对Fe原子在不同位置的吸附能，吸附体系与清洁表面的层投影态密度以及电子转移情况进行计算。&&&&The chemisorption of Fe adatoms on the ideal Si(001) surface andAu-passivated Si(001) surface are considered.3. 3. 计算并分析Au原子在不同位置的吸附能，吸附体系与清洁的Si(001)表面的层投影态密度，以及电子转移情况。&&&&The layer projected density of states for Au atoms covered Si(001) surface arestudied and compared with that of the clean surface. The charge transfer areinvestigated.4. 4. 中文摘要过去的实空间原子领域划分方式过於人为，多采用球壳状的分割方式，以致於许多物理性质包含PDOS投影态密度、LDA+U方法都带有不自然的人为变因E本论文中的电荷密度分割方法利用空间中电荷密度分布趋势提供了自然的原子领域区分方式，利用到了对电荷密度取梯度、插值法与步幅调控，甚至还能找出岛状键的分布，对於物性的预测将能更自然与准确E&&&&To partition real space for atom is artificial in the past, spherical shape around atoms was token as usual, that makes many physical quantities distorted by human factor such as PDOS and LDA+U method. In this thesis we use electronic density and its gradient to divide real space to each atom. By interpolation and step size adjustment we now even find island-shaped bounding between atoms in some cases. That means we can now predict physics quantities more naturally and precisely.5. 投影态密度的近义词5. 鉴于Rosenberg问题及统计中的投影寻踪理论，构造了非正态的n维总体密度函数f，且其在l（1≤l≤n）维超平面Li上的投影密度fi为正态密度，其中，1≤i≤N，当i≠j，1≤i，j≤N时，Li≠Lj。&&&&Reasoning operator and normalizing algorithm for normal fuz 2. In view of the Rosenberg problem and the projection pursuit theory on statistics, the paper structures the density function f of the n dimensional non normal population.6. 采用层轨道表象及表面投影技术，给出了（313）表面在二维布里渊区高对称点的波矢分辩的电子态密度和表面投影能带结构。&&&&Wave vector resolved surface densities of states and band structure along the surface Brillouin zone are presented.7. 911查询·英语单词大全7. 同时对电子转移情况和层投影态密度进行了研究。&&&&The charge transfer and the layer projected density of states are also studied.8. 8. 在解离的情况下，又研究了体系的态密度，投影态密度，电荷密度等电子结构特性。&&&&Besides, we studied the density of states (DOS), projected density of states (PDOS), charge density of the system after NO dissociated.投影态密度是什么意思,投影态密度在线翻译,投影态密度什么意思,投影态密度的意思,投影态密度的翻译,投影态密度的解释,投影态密度的发音,投影态密度的同义词,投影态密度的反义词,投影态密度的例句,投影态密度的相关词组,投影态密度意思是什么,投影态密度怎么翻译,单词投影态密度是什么意思常用英语教材考试英语单词大全 (7本教材)
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第一性原理方法在插层化合物LixTiS2结构和性能研究中的应用.pdf
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文档介绍：数学、力学、物理学、高新技术研究进展——200812卷第一性原理方法在插层化合物LixTiS2结构与性能研究中的应用幸宋庆功1王延峰2康建海1严慧羽1l中国民航大学理学院，天津，3003002河北工业大学理学院，天津，300130摘要介绍了用基于密度泛函理论DFT的第一性原理方法研究插层化合物Li，TiS2系列的结构、能量性质、能带结构和电子结构的工作。理论结果与实验结果吻合较好，表明用基于DFT的第一性原理方法研究有序Li，TiS2系统的是可行的。关键词插层化合物；有序．无序相变；第一性原理计算0．引言第一性原理方法因其不含有可调节的经验参数，从而在计算材料学中占有重要地位。通过第一性原理计算可以研究材料的几何结构及其稳定性、能量性质等，也可以预测材料的电子结构、光学性质，设计具有特定性能的新材料。随着研究对象的尺寸越来越小，尤其是纳米材料的兴起，使得第一性原理方法的计算结果可以直接与实验数据进行比较，起到其他计算方法无法替代的作用，并且应用基于这种方法的材料设计平台进行材料结构与性能的设计和预测，可以大幅度地节省试验的费用、缩短研发周期。插层化合物Li用s2是优良的二维快离子导体，既可以作为低维有序一无序相变的典中“离子二维扩散实验研究的成果【lJ。这进一步引起我们对此类材料中阳离子扩散和离子一空位的低维有序一无序相变问题的兴趣。本文将报道我们用第一性原理平面波赝势方法研究插层化合物L埘s2系列的结果。密度泛函理论概述根据密度泛函理论DFT，描述晶体基态性质的物理量可以表示为电荷密度p的泛函‘21。晶体系统的总能量巨【纠可表示为岛【p】玎纠+u纠+kM1’基金项目：中国民航总局教育研究基金项fl03．3．07和中国民航大学科研基金项目资助宋庆功1958-，男，中国民航大学理学院副院长、教授。研究方向：新型材料设计与制备地址：天津市中国民航大学南区理学院300300E-m当前位置： >>
VASP的个人经验手册-侯柱峰2004版
使用 VASP 的个人经验手册侯柱锋 厦门大学物理系 2004 届博士 E-mail:
本手册纯属个人使用 VASP 后的心得和经验总结， 版权属于本手册的作者及厦门大学物理系 计算物理实验室（Group leader: 朱梓忠教授） 。未经许可，不准在网上传阅。文中提到的一 些小程序，可以提供使用。
在参考的过程，如遇到不清楚或含糊的地方，可以参考 VASP 的 英文 manual 或 email 给我。如认为本手册某些地方需要更正或修改的，请 email 给我。当在 使用 VASP 的过程中遇到问题，也可以 email 给我，大家一起学习 VASP 的使用，挖掘和掌 握 VASP 强大的功能。本手册参考了 VASP 的英文 manual、G.Kresse 的报告以及从 internet 网上收集的资料。本手册大致有以下几个内容： ?ê?A 程序的编译“??A VASP 的主要输入文件 ?O?A VASP 的主要输出文件 ?l?A 参数设置与选择的技巧 ???A 材料基态性质的计算方法和步骤?Z?A 材料磁性性质的计算 ???A 表面体系的计算 ”??A tools 中小程序的说明 ???A 半导体中的缺陷和杂质问题（暂未完成）十、如何进行分子动力学模拟（暂未完成） 十一、强关联体系的计算(LDA+U 或 GGA+U)（暂未完成）一、程序的编译声明：本实验室（厦门大学物理系计算物理实验室, Group leader: 朱梓忠教授）购买的是 VASP4.4.5 版本，所属本实验室的成员以及经过朱梓忠教授同意使用的合作者必须遵守该软 件的使用协议，注意 VASP 软件的版权问题，严禁私下发布或传播本实验室购买的 VASP 源 代码和赝势库以及编译 VASP 得到的可执行代码。1下面以编译 VASP4.4.5 版本为例，编译更新的版本 VASP4.5.5、VASP4.6 和 VASP5.0（即将 发布）的步骤与此相同。 1、 所需文件和程序 VASP 源代码：vasp.4.4.5.tar.gz 和 vasp.4.lib.tar.gz 数学库：LAPACK 和 BLAS (http://www.netlib.org/)， 或 mkl（配合 intel 的 fotran 编译器用） ， 或 ATLAS (http://math-atlas.sourceforge.net/) 或 Lib GOTO (http://www.cs.utexas.edu/users/flame/goto/) Fortran 编译器：PGI fortran 至少 4.0 以上版本(/)， 或 Intel 的 ifc (8.0 以上版本是 ifort, /software/products/compilers/flin/)， 前 者可以从网站上下载到 15 天的试用版本，后者可以从网站下载到免费的版本。或者在国内 的个人 ftp 服务器上搜索它们的破解版本。 本实验室的都有这些软件的备份。 2、下面采用 PGI fortan 编译器 pgf90、ATLAS 数学库对 VASP4.4.5 进行编译 这里假定已经安装好了 fortran 编译器，所有文件都放在/home/houzf/VASP_SRC 目录下，机 器的操作系统是 Linux: Redhat9.0。 a) 从 http://math-atlas.sourceforge.net/下载 atlas3.6.0_Linux_P4SSE2.tar.gz，并用如下命令解 压：tar xzvf atlas3.6.0_Linux_P4SSE2.tar.gz 解压后得到一个目录 Linux_P4SSE2，在此目录下有个 lib 子目录，该 lib 子目录中的文件为 libatlas.a, libcblas.a, libf77blas.a, liblapack.a, 这些就是编译 vasp 时所需要的数学库文件之一。 b) 用如下命令解压 vasp.4.4.5.tar.gz 和 vasp.4.lib.tar.gz： tar xzvf vasp.4.4.5.tar.gz tar xzvf vasp.4.lib.tar.gz 解压后分别得到目录 vasp.4.4 和 vasp.4.lib，目录 vasp.4.4 中文件是 vasp 的主要源代码， vasp.4.lib 是编译 vasp 时需要的一些特定的数学库程序，在这两个目录中都有编译时所用的 makefile 文件，针对机器和 fortran 编译器，选择相应的 makefile。 c) 进入 vasp.4.lib 目录，选择 makefile.linux_pg，并把它拷贝成 makefile，然后键入 make 命 令开始编译。整个命令如下： cd cp make 编译成功后，得到 libdmy.a 文件。 d) 退出 vasp.4.lib 目录， 进入 vasp.4.4 目录， 选择 makefile.linux_pg， 并把它拷贝成 makefile， 编辑 makefile 文件，通过修改 LIB 变量的赋值而采用基于 ATLAS 的数学库文件，修改的地 vasp.4.lib makefile.linux_pg makefile2方和方法是： 在第 87 和 88 行前加上#，把这两行注释掉，然后去掉第 91,92 和 93 行前的#。 修改前和后的内容为分别为： LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \ ../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib /usr/local/lib/libblas.a# # the following lines should allow you to link to atlas based blas #LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \ # ../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib \ # -L$(HOME)/archives/BLAS_OPT/ATLAS/lib/Linux_ATHLONTB/ -lf77blas Clatlas #LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \ # ../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib /usr/local/lib/libblas.a # # the following lines should allow you to link to atlas based blas LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \ ../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib \ -L../Linux_P4SSE2/lib/ -lf77blas -latlas 修改后保存 makefile 文件，键入 make 命令开始编译 vasp。整个命令为： cd .. cd vasp.4.4 cp makefile.linux_pg makefile 编辑修改 makefile 文件 make 编译成功后，就可以得到 VASP 的可执行文件 vasp。 e) 以 root 帐号登录机器，把成功编译 VASP 后得到的 vasp 放到/bin 目录下，则任何一个普 通用户都可以使用 vasp。 此时 vasp 可以当成于一个 linux 的命令来使用了， 不再需要把 vasp 拷贝到当前的计算目录下。二、VASP 的主要输入文件VASP 的主要输入文件有 INCAR, POTCAR, POSCAR 和 KPOINTS。 INCAR 文件控制了 vasp 进行何种性质的计算，POTCAR 文件包含了体系中各类元素的赝势，POSCAR 文件描述了 所计算的体系的晶胞参数（包括基矢或平移矢量，晶格常数，原子位置等信息） ，KPOINTS 描述了不可约布里渊区中 k 点取样，即 k 点设置。1、INCAR 文件 此文件控制 vasp 进行何种性质的计算，以及设置了计算方法中一些重要的参数。其中的关3键词可以分为如下几类： 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 定义价电子部分的如何驰豫： 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 定义离子芯部分的如何驰豫： 离子如何移动以及步长和步数：IBRION, NFREE, POTIM, NSW 分 子 动 力 学 相 关 参 数 ： SMASS, TEBEG, TEEND, POMASS,NBLOCK, KBLOCK, PSTRESS 离子驰豫收敛标准: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 其他： 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一般要设置的关键词：SYSTEM, ENCUT, ISTART, ICHARG, PREC, ISMEAR, SIGMA。针对 计算不同的性质，再另外增加相应的关键词。 例子： General: SYSTEM = fcc Si ISTART = 0 ICHARG = 2 ENCUT = 240 ISMEAR = 0; SIGMA = 0.1 PREC = Accurate !自洽计算 fcc 结构的 Si !开始新的计算 !从原子的电荷密度重叠构造初始电荷密度 !平面波切断动能 !采用 Gaussian smearing 方法，展宽为 0.1eV !计算精度42. POTCAR 文件 赝势文件，最重要的输入文件之一。赝势库中赝势文件可以进行如下分类： 根据方法不同有 Ultra-soft 赝势(USPP)和投影缀加波的赝势(PAW) 根据交换关联函数的不同有 LDA 和 GGA(又可以再分为 PW91 和 PBE) 根据处理了半芯态有 A, A_sv 和 A_pv 的不同 根据 ENMAX 的大小有 A, A_s 和 A_h 的不同 如何准备? 如果你拿到的赝势文件的格式用相应的命令把各元素的赝势合并到一个文件 POTCAR 中: a) 是以 Z 为扩展名的文件，用命令： zcat POTCAR.Z &&aa b) 是解压后的文件 POTCAR，用命令：cat POTCAR &&aa （当有多类原子时，按 POSCAR 文件各类原子的顺序，依次使用上面的命令，把相应原子 的 POTCAR.Z 合并到 aa 文件中） c) 然后把 aa 文件移到到要计算的目录中(mv aa 计算的目录/POTCAR). 注释：在处理磁性材料，所计算的体系含有碱金属、碱土金属、周期表左边的 3d 过渡元素、 镧系和锕系元素时，强烈推荐用 PAW 势，计算精度有提高。在采用超越赝势(USPP)时，使 用 PW91 的 GGA 时，强烈要求把 VOSKOWN = 1 给选上。在采用 PAW 势时，一般推荐用 LDA 和 PBE 的。 下面给出 PAW 对不同元素，采用何种类型的 PAW 以及 ENCUT 值至少要取多少，所列的表 格，供选择赝势时作为参考（下面几个表格中，红色表示是一般情况下首选用这种类型的 PAW 势，表格中数字表示的是切断动能值） ：B_h B B_s Al Al_h Ga Ga_d Ga_h In In_d Tl700 318 250 240 295 134 282 404 95 239 95C_h C C_s Si Si_h Ge Ge_d Ge_h Sn Sn_d Pb700 400 273 245 380 173 287 410 103 241 98N_h N N_s P P_h As700 O_h 400 250 270 390 208 O O_s S S_h Se700 400 250 280 402 211F_h F F_s Cl Cl_h Br700 400 250 280 409 216Sb Bi172 105Te174I1755Tl_d239Pb_d237Bi_d242注释：X_d 表示的是，d 电子作为半芯态来处理的。为了得到较高的计算精度，一般推荐采 用 X_d 的赝势。X_h 表示该势比较硬，也是切断动能要用的很大，它们一般是用含有这类 原子的氧化物的计算中，为了提高计算的精度。其中 Si_h 一般用在含 Si 的沸石材料中。H H_h Li Li_sv Na Na_pv K_pv K_sv Rb_pv Rb_sv Cs_sv250 700 140 271 81 300 Be Be_sv Mg Mg_pv 300 308 210 265 150 290 226 187Na_sv 700 150 Ca_pv 259 220 220 Ba_sv Ca_sv 121 Sr_sv注释：这些元素一般很难赝化的，特别是与电负性很强的元素（比如 F）结合时，计算的误 差都比较大。X_sv 表示把 s 电子作为半芯态处理，X_pv 考虑把 p 电子作为半芯态来处理。Ti Sc_sv Y_sv 222 211 Ti_pv Zr_sv Hf178 222 229 220V V_pv Nb_pv Ta Ta_pv192 263 207 223 223Cr Mo W W_pv227 224 223 223Mn Tc Tc_pv Re269 228 228 226Cr_pv 265 Mo_pv 224Mn_pv 269Hf_pv 220Re_pv 226Fe Ru Os267 213 228Co Rh Rh_pv Ir267 228 271 210Ni Ni_pv Pd Pd_pv Pt269 367 250 350 230Cu Ag Au273 249 229Zn Cd Hg 233276 274Fe_pv 293 Ru_pv 230 Os_pv 228Cu_pv 3686注释：选择使用 X_pv、X_sv 还是 X 的赝势，一个与你要得到的计算精度有关，另外对这些 元素在选择要注意些： 3d 元素，一般选用 X_pv，但是 X 的赝势也是能给出比较合理的结果。 4d 元素，是最有问题的，强烈推荐用 X_sv 和 X_pv 的赝势。 5d 元素，由于 5p 电子局域化很强，从 Hf 元素开始，可以选用 X 的赝势，推荐选用不同的 赝势，进行 test 一下，然后选用合适的赝势。Ce 300Pr 252Nd 253Pm 258Sm 225 Tm 257Eu 249 Yb 291Gd 256 Lu 255La219Ac 169 Ac_s 119Th247Pa252U252Np254Pu254La_s 136Th_s 169Pa_s 193U_s 209Np_s 210Pu_s 211注释：如果 f 电子是 itinerant（巡回的） ，则可以处理含这些元素的体系。如果 f 电子是局域 性很强的（也就是强关联效应） ，计算出现的问题与一些过渡金属氧化物（比如 NiO, V2O3 和 FeO 等）时的一样。 3. POSCAR 描述所计算体系的晶胞参数,原子个数及晶胞中原子的位置，以及分子动力学计算时离子的 初始速度(不常用)。 例子: Si-fcc !注释行，简短描述体系 5.43 !基矢的缩放系数,可认为是晶格常数 0.00 0.50 0.50 !基矢除以缩放系数后的，与上一行的值一起描述基矢 0.50 0.00 0.50 0.50 0.50 0.00 2 !原子个数 Direct !表示原子的坐标是相对于基矢给出的. 0.00 0.00 0.00 !原子的位置 0.25 0.25 0.25 当第七行是 C 字母开头的，则表示下面的坐标是以卡笛尔坐标系来给出给原子的绝对坐标 （被除以了第二行的缩放系数后的坐标值） 。比如上面的例子也可以采用下面的方式： Si-fcc !注释行，简短描述体系 5.43 !基矢的缩放系数,可认为是晶格常数 0.00 0.50 0.50 !基矢除以缩放系数后的，与上一行的值一起描述基矢 0.50 0.00 0.50 0.50 0.50 0.00 2 !原子个数7Carti 0.00 0.25 4. KPOINTS0.00 0.250.00 0.25!表示原子的坐标是以卡笛尔坐标系给出的坐标. !原子的位置设置布里渊区 k 点网格取样大小或能带结构计算时沿高对称方向的 k 点： a) 手动输入即自定义各个 k 点的坐标和权重：推荐只在能带计算时用，其他的情况下不采 用这种方法。在后面的能带结构计算会详细介绍如何准备手动输入的 k 点。 例子: k-points along high symmetry lines 11 Reciprocal 0.00 0.00 0.00 1.00 0.05 0.00 0.05 1.00 ……. 0.50 0.00 0.50 1.00 !注释行，无特别的意义 !沿 G-X 特殊点之间 11 个 k 点 !各 k 点相对于倒格子基矢来写的 !k 点的坐标和相应的权重b) Line-mode：在计算能带时用(4.6 以上版本才支持),不推荐用 例子: k-points along high symmetry lines !注释行，无特别的意义 10 !沿 G-X 特殊点之间产生 10 个 k 点 Line-mode !程序自动产生特殊 k 点间的 k 点 Reciprocal !各 k 点相对于倒格子基矢来写的 0.00 0.00 0.00 !Gamma 0.50 0.00 0.50 !X 提示： 如果 k 点是相对于卡笛尔直角坐标系，则第四行改为 Cartesian(以字母 c 开头 的任 何词都可以) c) 程序自动产生 k 点：最常用的，定义网格取样大小 例子： Automatic generation 0 Monhkorst-Pack 9 9 9 0.0 0.0 0.0 !注释行 !自动产生 k 点，这一行必须设为 0 !Monhkorst-Pack 方法产生 k 点 !在各个基矢方向上分割各基矢的点数 !是否移动网格点以及移动多少(这里不移动)提示：一般各基矢方向上的分割数为奇数，使得产生的 k 点是以 Gamma 点为中心的。根据 基矢的长短来设置合适的分割数。 针对六角晶系:采用 Gamma centered 网格 例子: Automatic generation 0 Gamma 9 9 7 !注释行 !自动产生 k 点，这一行必须设为 0 !明确定义以 Gamma 点为中心,根据 M-P 方法产生 k 点80.00.00.0三、VASP 的主要输出文件VASP 的输出文件主要有 OUTCAR, CHG, CHGCAR, WAVECAR, DOSCAR, EIGENVAL, OSZICAR, CONTCAR, PCDAT, IBZKPT, XDATCAR。 1、OUTCAR OUTCAR 文件包含了 vasp 计算后得到的绝大部分结果，每步迭代的详细情况。下面介绍如 何从 OUTCAR 取出一些有用的信息： a) 查看所计算体系的体积，使用下面的命令 grep ‘volume’ OUTCAR 得到的结果如下 volume/ion in A,a.u. volume of cell : 65.84 = 32.92 222.17第一行给出体系的体积分别以 ?3/atom, a.u.3/atom 为单位给出的。 第二行给出体系的体积是以 ?3/unit cell 为单位给出的。b) 查看所计算体系的总能，使用下面的命令 当 ISMEAR = -5 时，Free energy TOTEN 是与 energy without entropy 是相等，则用 grep ‘TOTEN’ OUTCAR得到结果如下 free energy TOTEN = -7.910804 eV当 ISMEAR 等于其他的值时，Free energy TOTEN 是与 energy without entropy 是不相等，则 用 grep ‘entropy=’ OUTCAR得到结果如下 energy without entropy= -7.910804 energy(sigma-&0) = -7.910804在计算体系的结合能时，体系的总能取为 energy without entropy 后面的值。 （如何计算体系的结合能，在后面会详细介绍）c) 查看所计算体系的费米能级，使用下面的命令 grep 'Fermi' OUTCAR | tail -1得到的结果为 BZINTS: Fermi energy: 6..000000 electrons9上一行中第一个数就是体系的费米能级，第二个数就是体系的总价电子数。 注释：对半导体的体系，VASP 取价带顶作为费米能级。对呈现金属性的体系，费米能级就 是该体系的真实（具有物理意义的）费米能级。d) 查看所计算体系的倒格子基矢 在采用 vi 对 OUTCAR 编辑时，用下面的命令来查找 g/reciprocal lattice vectors 或 g/recipe) 查看所计算体系中原子的受力情况 在采用 vi 对 OUTCAR 编辑时，用下面的命令来查找 g/TOTAL-FORCE 原子所受的力的单位是 eV/angstrom。2、CHG 和 CHGCAR 这两个都是给出了体系的电荷密度文件， 它们的内容是相同的， 前者给出的数据的精度要比 后者的精度略低一些。下面是 CHGCAR 文件的例子： Au-Zn_zig 1.00 15......... 1 Direct 0...... 160 720.E+05 0.E+05 0.E+05 0.E+05 0.E+05 0.E+04 0.E+04 0.E+04 0.E+04 0.E+04................................... 此文件的头 9 行给出的体系的晶格参数，与 POSCAR 中的内容基本相同，在 11 行中三个整 数分别是 NGX, NGY, NGZ 的值，它们表示在三个基矢方向上，对所计算的原胞进行分割， 得到 NGX * NGY * NGZ 个点， 所计算原胞中的电荷密度用一个三维矩阵 A(NGX, NGY, NGZ) 来存贮。 这两个文件在每步迭代过程中都会被更新（除了在 INCAR 文件中有设置 ICHGAR=11 或 12 外） 。经过迭代后得到的自洽的 CHG 和 CHGCAR 可以用来画图分析面电荷密度分布（如何 做，在后面会详细介绍） 。在后面步骤中能带结构和态密度时，所读入的电荷密度文件 CHG 和 CHGCAR 必须是经过迭代自洽得到的文件。103、DOSCAR 和 EIGENVAL DOSCAR 给出的所计算体系的电子态密度，EIGENVAL 给出的是所计算体系的本征值。这 两个文件中的能量值，都是绝对的，而不是以费米能级作为参考零点。4、其他 WAVECAR 给出的是所计算体系的电子波函数，二进制文件，不可编辑。 OSZICAR 每次迭代或离子移动情况的简单汇总。 CONTCAR 给出的离子进行驰豫时，每次移动后体系的晶格参数，与 POSCAR 的内容相同。 在对体系进行驰豫或分子动力学计算时， 最后得到的 CONTCAR 可以直接拷贝成 POSCAR， 进行后面的计算。 PCDAT 和 XDATCAR 给出了有关分子动力学模拟中的一些结果， 比如 pair correlation 函数。 IBZKPT 给出的是不可约布里渊区 k 点的坐标。?l?A参数设置与选择的技巧下面对一些主要的关键词的设置进行说明。 1、ENCUT 平面波的切断动能。采用默认值还是手动的输入。推荐的做法是采用后者，在任何性质的计 算之前，进行 ENCUT 收敛情况的计算，由此来确定一个合适的切断动能值，然后手动地设 置。下面以金刚石结构 Si 并采用 USPP、LDA 为例，进行说明： 其 POSCAR 文件为： Si-Diamond 5.430 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 2 Direct 0.0 0.0 0.0 0.25 0.25 0.25 其 KPOINTS 文件： Automatic generation 0 Monhkorst-Pack 9 9 9 0.0 0.0 0.011用来确定 ENCUT 的脚本程序为 run_ecut，其内容为： #!/bin/sh rm WAVECAR for i in 150 200 250 300 350 400 do cat & INCAR &&! SYSTEM = Si-Diamond ENCUT = $i ISTART = 0 ; ICHARG = 2 ISMEAR = -5 PREC = Accurate ! echo &ENCUT = $i eV& ; time vasp E=`grep &TOTEN& OUTCAR | tail -1 | awk '{printf &%12.6f \n&, echo $i $E &&comment done 150 -11. -11. -11. -11. -11. -11.945622$5 }'`计算完成后得到 comment 文件， 它列出了在每个 ENCUT 时计算得到相应的总能。 内容如下：总能变化在 0.001eV 左右就足够了。在这个例子中，因此，选择 ENCUT = 250 eV。 注意循环的第一个值，一般取 POTCAR 中 ENMAX（如果有多个 ENMAX，则用其中最大 的一个） ，循环的间隔一般取为 50 eV。 另外在对体系的变体积的结构优化时，最好保证 ENCUT 是 ENMAX 的 1.3 倍，以便得到一 个合理的精度。但是采用以上方法经过优化得到的 ENCUT 一般可以满足此条件。2、PREC PREC 是控制计算精度最重要的一个参数，它决定了 ENCUT、FFT 网格大小、和 ROPT 的 默认值。可能的取值为 Low, Medium, High, Normal, Accurate (后两个只能在 4.5 以上版本中 才起作用)。在一般的计算时推荐：4.5 版本中用 Normal，4.4 版本中用 Medium。当要提高 力和 Stress tensor 的计算精度时，可以采用 High 或 Accurate，并手动设置 ENCUT 的值。3、 EDIFF 和 EDIFFG EDIFF 是电子结构部分自洽迭代循环时， 判断是否自洽了的条件， 上次和当前两次迭代中总 能和本征值的变化都小于 EDIFF，则电子结构部分迭代循环停止。如果 EDIFF = 0，则进行 NELM 步迭代后停止迭代。默认值为 1E-4，一般情况没有必要设置更小的值。 EDIFFG 是控制离子部分的驰豫，当离子驰豫在上步和当前步中的总能变化小于 EDIFFG，12则离子驰豫停止。其默认值为 EDIFF*10。注意的是：只有 EDIFFG 为负数，才是用来控制 离子驰豫时，离子或原子所受的力。EDIFFG 也可以 0，则表示离子驰豫 NSW 步后就停止。 EDIFFG 在分子动力学中也不起作用。4、 ISTART 和 ICHARG 这两个关键词分别定义了如何构建初始的波函数和电荷密度、 读入上一次的波函数和电荷密 度。VASP 的 manual 上讲了多种情况，这里推荐的做法是：在进行能带结构、电子态密度 等性质的计算时，设置 ISTART = 1, ICHARG = 11；其他的情况，一般都设置 ISTART = 0, ICHARG = 2。如果由于断电或其他情况，程序停止运行了，但是又想接着计算，此时在 INCAR 设置 ISTART = 1，ICHARG = 1，其他的参数不变，文件也不用动。5、GGA 和 VOSKOWN GGA 关键词表示交换关联函数采用广义梯度近似。 GGA = 91 时， 当 表示采用 Perdew -Wang 91 交换关联函数；当 GGA = PE，表示采用 Perdew-Burke-Ernzerhof 交换关联函数（只能用 在 4.5 以上版本） 。GGA 的选择一定要与赝势的类型相一致，也就是说在采用 LDA 赝势时， 不能定义 GGA，另外采用 PW91 的赝势，不能定义 GGA = PE 等等。VOSKOWN 是表示在 处理交换关联函数时，采用何种内插公式。当 VOSKOWN = 1，采用 Vosko Wilk and Nusair 提出的内插公式，它一般是来处理 GGA 中关联函数的，因此在采用 PW91 的 GGA 时，应 设置 VOSKOWN = 1。其他的情况下，可以不必设置 VOSKOWN，而由程序采用默认值。6、ISIF ISIF 是一个非常有用的参数，用来控制结构参数的优化。当 IBRION = 0 时，其默认值为 0， 其他情况下为 2。ISIF 可能的取值以及相应的意思为： ISIF 0 1 2 3 4 5 6 7 计算离子 所受的力 是 是 是 是 是 是 是 是 计算原胞的 stress tensor 否 trace only 是 是 是 是 是 是 离子位置 驰豫 是 是 是 是 是 否 否 否 改变原胞 的形状 否 否 否 是 是 是 是 否 改变原胞 的体积 否 否 否 是 否 否 是 是13Trace only 表示仅有总压力是正确的， 总压力也是在 OUTCAR 文件中这一行 “external pressure = ... kB”给出的。在对原胞的体积或形状进行优化时，ENCUT 要略取的大一些（比如取为 1.3 * ENCUT 的默认值或者设置 PREC = High）以消除 Pulay Stress 导致的误差。7、ISMEAR 和 SIGMA ISMEAR 用来确定如何或用何种方法来设置每个波函数的部分占有数 fnk。在采用有限温度 方法设置 fnk 时，smearing 方法中的 smearing 宽度 σ 。它们的默认值分别为 ISMEAR = 1, SIGMA = 0.2。可能的取值为-5, -4, -3, -2, -1, 0, N（N 表示正整数） ，一般很少用-2 和-3。 ISMEAR = -5，表示采用 Bl?chl 修正的四面体方法。 ISMEAR = -4，表示采用四面体方法，但是没有 Bl?chl 修正。 ISMEAR = -1，表示采用 Fermi-Dirac smearing 方法。 ISMEAR = 0，表示采用 Gaussian smearing 方法。 ISMEAR = N，表示采用 Methfessel-Paxton smearing 方法，其中 N 是表示此方法中的阶数。 一般情况 N 取 1 和 2 就好，而且大多数情况，N = 1 和 2 给出的结果很接近。 注意：进行任何的静态计算或态密度计算，且 k 点数目大于 4 时，取 ISMEAR = -5；当由于 原胞较大而 k 点数目较少（小于 4 个）时，取 ISMEAR = 0，并设置一个合适的 SIGMA 值。 另外对半导体或绝缘体的计算（不论是静态还是结构优化） ，取 ISMEAR = -5；当体系呈现 金属性时，取 ISMEAR = 1 和 2，以及设置一个合适的 SIGMA 值。在进行能带结构计算时， ISMEAR 和 SIGMA 用默认值就好。一般说来，无论是对何种体系，进行何种性质的计算， 采用 ISMEAR = 0，并选择一个合适的 SIGMA 值都能得到合理的结果。当采用 ISMEAR = 0 或 N 时，如何优化选择 SIGMA 的值？ 以 fcc 结构 Al，采用 LDA、USPP 为例来进行说明： 其 POSCAR 文件为 Al-fcc 5.430 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 2 Direct 0.0 0.0 0.0 0.25 0.25 0.25 其 KPOINTS 文件： Automatic generation 0 Monhkorst-Pack 9 9 9140.00.00.0用来确定 SIGMA 的脚本程序为 run_sigma，其内容为： #!/bin/sh rm WAVECAR for i in 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 do cat & INCAR &&! SYSTEM = Al-fcc ENCUT = 250 ISTART = 0 ; ICHARG = 2 ISMEAR = 0; SIGMA = $i PREC = Accurate ! echo &SIGMA = $i eV& ; time vasp TS=`grep &EENTRO& OUTCAR | tail -1 | awk '{printf &%12.6f \n&, $5 }'` echo $i $TS &&comment done 计算完后得到 comment 文件，其内容为： 0.10 -0..12 -0..14 -0..16 -0..18 -0..20 -0..22 -0..24 -0..26 -0..28 -0..30 -0.023999 选择 entropy T*S EENTRO 值中最小的那个所对应的 SIGMA。此例子中，则选择 SIGMA = 0.1。 ISMEAR = 1 或 2 时， 当 也可以按这个例子来进行。 另外， k 点数目变化后， SIGMA 当 此 值也会要再进行优化。9、RWIGS Wigner Seitz 半径，用在计算分波态密度以及每根能带对应的波函数按 spd 和位置投影时。 RWIGS = 1.2 1.5 … … 按 POSCAR 文件中每类原子的顺序相应地给出。 尽管在 VASP 的 manual 中给出了一个总的原则：调整 RWIGS 的值，并计算后，检查在 OUTCAR 文件中， 每类原子的 Wigner Seitz 球的体积之和应略接近与原胞的体积。当体系中有多类原子时，一 般很难调整，通常就直接取 POTCAR 文件中以 ? 为单位的 RWIGS 值。10、k 点数目或 k-mesh 大小的优化15以 fcc 结构 Al 的计算为例进行说明： INCAR 以一般做静态计算时的情况来设置。 SYSTEM = Al-fcc ENCUT = 250 ISTART = 0 ; ICHARG = 2 ISMEAR = -5 PREC = Accurate 这个优化的过程可以用下面的脚本程序 run_k 来完成： #!/bin/sh rm WAVECAR for i in 5 7 9 11 13 15 do cat & KPOINTS &&! Automatic generation 0 Monhkorst-Pack $i $i $i 0.0 0.0 0.0 ! echo &k mesh = $i x $i x $i& ; time vasp E=`grep &TOTEN& OUTCAR | tail -1 | awk '{printf &%12.6f \n&, $5 }'` KP=`grep &irreducible& OUTCAR | tail -1 | awk '{printf &%5i \n&, $2 }'` echo $i $KP $E &&comment done 计算完后得到 k 点数目与能量的对应值，总能变化在 0.001eV 左右就非常足够了，然后由此 来选择合适的 k 点数目。五、材料基态性质的计算方法和步骤在计算前，要明确采用的是何种赝势；平面波切断动能多大；k 点网格多小；当采用 Gaussian-,Fermi-smearing 方法或 Methfessel-Paxton smearing 方法时，SIGMA 多大；计算所 选取的精度 PREC；采取何种交换关联函数。 另外，在每步计算完后，要学会文件（INCAR, KPOINTS, POSCAR, OUTCAR 以及其他的 与所计算的性质相关的文件 DOSCAR, EIGENVAL） 。比如静态计算完后得到自洽的电荷密 度， 可以建立目录 scf， 然后把 INCAR, KPOINTS, POSCAR, OUTCAR, CHGCAR, CHG 保存 下来，这可以采用下面的命令来完成： mkdir scf tar czvf chg.tgz CHG* cp INCAR KPOINTS POSCAR OUTCAR chg.tgz scf/.16提示：由于 CHGCAR 的文件比较大，压缩后保存以减少磁盘空间。当要用到时，把 chg.tgz 解压就可以用了。 比如计算完能带结构，可以建立目录 band，然后把 INCAR, KPOINTS, POSCAR, OUTCAR, EIGENVAL, syml 文件保存下来，通过下面的命令来完成： mkdir band cp INCAR KPOINTS POSCAR OUTCAR EIGENVAL syml band/.然后进入到目录 band 下面用 pbnd.x 程序来处理 EIGENVAL。 比如计算电子态密度，可以建立目录 dos，然后把 INCAR, KPOINTS, POSCAR, OUTCAR, DOSCAR 文件保存下来，通过下面的命令来完成： mkdir dos cp INCAR KPOINTS POSCAR OUTCAR DOSCAR dos/.然后进入目录 dos 下面用 split_dos 小程序来处理分割 DOSCAR。1、单个原子的计算 单个原子的计算有两个目的：1) 检验赝势的好坏；2) 对称性被破坏后自旋极化情况下的原 子基态能量，对结合能进行修正。 对 1）的情况，在 VASP 的赝势库，由于 VASP 是商业化的软件，这些元素的赝势都是经过 检验过。一般情况下，只要切断动能 ENCUT 足够大，以及计算单个原子的原胞的晶格常数 足够大，得到的能量值应该在 1meV～10meV 之间，也就是 VASP 计算得到的单个原子的能 量与原子的参考组态时的能量之差。 VASP 所计算得到的总能都是扣去了计算原子的参考 在 组态时得到的能量，也就是 POTCAR 中 EATOM 的值。 以计算 1 个 Al 的情况为例： KPOINTS 的内容为： Automatic 0 Gamma 1 1 1 0 0 0 POSCAR 的内容为： atom 15.00 1.0 .0 1.0 .0 1.00000 1 Direct 0 0 0 INCAR 的内容为：17SYSTEM = Al: atom ENCUT = 250.00 eV NELMDL = 5 ISMEAR = 0; SIGMA=0.1!make five delays till charge mixing !use Gaussian smearing method计算后得到查看 OUTCAR 文件中的“energy without entropy”之后的能量值。这个值一般要 在 1meV～10meV 之间。 原胞的大小对所有的元素，取 15? 是足够的，对某些元素还可以取的更小些。 对 2)的情况，还是以计算单个原子 Al 的为例进行说明： INCAR 文件的内容为： SYSTEM = Al: atom ENCUT = 250 ISYM = 0 ! no symmetry ISPIN = 2 ! allow for spin polarisation VOSKOWN = 1 ! this is important, in particular for GGA ISMEAR = 0 ! Gaussian smearing, otherwise negative occupancies SIGMA = 0.1 ! intermid. smearing width AMIX = 0.2 ! mixing set manually BMIX = 0.0001 NELM = 20 ! 20 electronic steps ICHARG = 1 连续计算两次，查看 OUTCAR 文件中的“energy without entropy”之后的能量值，这个值就 是用来修正体材料的结合能的。 原胞的大小，与 1）情况中的相同。上面 INCAR 中的内容从第 3 行起后面的设置，可以用 在计算其他原子的情况中。2、结构参数（晶格常数和原子位置参数）的优化 根据要优化的晶胞参数的复杂性可以分为以下几类： 1) 简单的情况：只要优化一个参数即晶格常数 a，其步骤如下（以计算 fcc 结构 Al 的晶格 常数为例进行说明） ： a) 准备好 INCAR，即定义 ENCUT，ISTART = 0，ICHARG = 2，ISMEAR = -5 SYSTEM = Al-fcc ENCUT = 250 ISTART = 0; ICHARG = 2 ISMEAR = -5 PREC = Accurate b) 准备好 KPOINTS，POTCAR（为 USPP, LDA） Automatic generation 0 Monhkorst-Pack 9 9 9 0.0 0.0 0.018c) 准备好 POSCAR 文件，以晶格常数实验值 aexp 为基础，在 aexp 左右计算 10 个点得到 Volume-Etotal 的数据。这个可以通过脚本程序 run_a0 来完成 #!/bin/sh rm WAVECAR for i in 3.80 3.85 3.90 3.95 4.00 4.05 4.10 4.15 4.20 4.25 4.30 do cat & POSCAR &&! Al-fcc $i 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 1 Direct 0.0 0.0 0.0 ! echo “ a = $i angstrom “; time vasp E=`grep “TOTEN” OUTCAR | tail -1 | awk ‘{printf “%12.6f \n”, $5 }’` V=`grep “volume” OUTCAR | tail -1 | awk ‘{printf “%12.4f \n” , $5}’` echo $V $E &&EtVo.dat done 得到的 EtVo.dat 文件，其内容如下： 13.0 14.0 16.0 17.0 18.0 19.976 -4..........998039其中第一列数据是体积，单位为 ?3，第二列数据是能量，单位为 eV。 d) 采用 Rose 公式或 Birch-Murnaghan 状态方程拟合得到晶格常数。2) 复杂的情况：含两个以上的参数，比如四角或六角晶系(a,c)，正交晶系(a,b,c)；以及含有 原子位置参数需要优化，步骤为（以计算六角结构 Mg 的晶格参数为例进行说明） ： a) 以实验的晶格结构参数为基础， 做好 POSCAR， 先确定好 ENCUT， k-mesh 大小， SIGMA 的值，准备一个名为 INCAR.relax 的文件，其内容大致如下： SYSTEM = Mg-hex ENCUT = 250 ISTART = 0; ICHARG = 219ISMEAR = 1; SIGMA = 0.2 NSW = 60; IBRION = 2 ISIF = 5 POTIM = 0.2 EDIFF = 1E-5; EDIFFG = -1E-3 PREC = Accurate 再准备一个名为 INCAR.static 的文件，其内容大致如下： SYSTEM = Mg-hex ENCUT = 250 ISTART = 0; ICHARG = 2 ISMEAR = -5 PREC = Accurate 其中 POSCAR 的内容如下： Auto generation 0 Gamma 9 9 7 0.0 0.0 0.0 b) 先进行一次体积保持不变的离子驰豫的计算（通过 ISIF 来设置，此时 ISIF 可能的取值为 2，4 或 5） ISIF 的选择根据所要优化的结构参数的来进行选择，见上一部分对 ISIF 的说明。其中“改 变原胞的形状” ，也就是调整原胞中 c/a 和 b/a 的值。 c) 再把优化得到的 CONTCAR 拷贝成 POSCAR，进行一次静态的计算 d) 对 a 的值取 10 个左右的点，每个点重复上面两步，得到静态计算下的 Volume-Etot 关系。 这三步可以通过运行脚本程序 run_cell 来进行，其中 run_cell 的内容如下： #!/bin/sh rm WAVECAR for i in 2.81 2.91 3.01 3.11 3.21 3.31 3.41 3.51 3.61 3.71 do cat & POSCAR &&! Mg-hex $i 0.0 -1.0 0.0 0.4 0.5 0.0 0.0 0.0 1. 2 Direct 0.3 0.750 0.7 0.250 ! cp INCAR.relax INCAR echo &a = $i angstrom & ; time vasp cp CONTCAR POSCAR20cp INCAR.static INCAR echo &a = $i angstrom & ; time vasp E=`grep &TOTEN& OUTCAR | tail -1 | awk '{printf &%12.6f \n&, $5 }'` V=`grep &volume& OUTCAR | tail -1 | awk '{printf &%12.4f \n&, $5 }'` echo $V $E &&EtVo.dat done 在 run_cell 运行完后，得到 EtVo.dat 文件。 e) 采用状态方程拟合得到平衡状态下的体积，体弹性模量 f) 在该体积下，重复上面 b)和 c)步，得到平衡状态下的其他晶胞参数。这一步也就是：在 得到了 E（V）曲线后，通过状态方程拟合得到平衡状态下的体积，计算出上面脚本中变量 $i 的值，并改变$i 的循环值，再运行 run_cell 计算一次，得到其他的结构参数 c 和位置 u.。另外一种对体系的结构参数进行一次性型的计算 （这种方法一般是用来估计的， 计算得到较 合理，但是精度不高） 。这通过设置 ISIF 来进行的。还是以计算六角结构 Mg 为例： 计算时的 INCAR 文件为： SYSTEM = Mg-hex ENCUT = 250 ISTART = 0; ICHARG = 2 ISMEAR = 1; SIGMA = 0.2 NSW = 60; IBRION = 2 ISIF = 3 POTIM = 0.2 EDIFF = 1E-6; EDIFFG = -1E-3 PREC = Accurate 注释：此时可以把 EDIFF 和 EDIFFG 的精度提高一些以得到更准确的晶格参数。 KPOINTS 与前面的相同。POSCAR 的内容为： Mg-hex 3.21 0.0 -1.0 0.0 0.4 0.5 0.0 0.0 0.0 1. 2 Direct 0.3 0.70.750 0.250最后计算完后，得到的 CONTCAR 文件就包含优化后的晶格参数。 这样也可以比较采用这两种方法得到的晶格参数究竟差多少。3、结合能 VASP 计算得到的总能已经减去了在以原子参考组态计算得到的原子能量（也就是构造赝势21时，得到的总能，对应于 POTCAR 文件中的 EATOM） 。要得到准确的结合能，还需减去前 面单个原子计算中的第 2）种情况计算得到的修正值。4、自洽的电荷密度 再优化得到了晶胞参数后，进行静态的计算就可以得到自洽的电荷密度，并要保存下来，在 后面计算其他的性质时要用到； 另外也可以根据它画出面电荷密度图， 分析原子间的键合作 用。步骤为（并以计算 fcc 结构 Al 为例进行说明） ： a) 准备好 INCAR，即定义 ENCUT，ISTART=0，ICHARG=2，ISMEAR=-5 SYSTEM = Al-fcc ENCUT = 250 ISTART = 0; ICHARG = 2 ISMEAR = -5 PREC = Accurate b) 准备好 KPOINTS 和 POTCAR Automatic generation 0 Monhkorst-Pack 9 9 9 0.0 0.0 0.0 （这个是 KPOINTS 文件中的内容） c) 准备好 POSCAR 文件或以优化的晶格参数作为基础，把优化得到的 CONTCAR 拷贝成 POSCAR。 Al-fcc 3.975 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 1 Direct 0.0 0.0 0.0 d) 提交运行：用命令 nohup time vasp& e) 当计算完成后，保存 CHGCAR 和 CHG：用命令 tar czvf chg.tgz CHG* f) 用命令 cp CHGCAR rho.vasp，并仅在 rho.vasp 文件中第一行后加入_P1_charge / x x x … /，/ x x x …/按 POSCAR 文件中每类原子的名称给写出。然后用 VENUS 软件打开rho.vasp 文件，进行面电荷密度的分析。 Al-fcc_P1_charge / Al / 3.00 0......5000000...000000221 Direct 0.. 28 28 ……………… 5、能带结构0.000000计算材料的能带结构即色散曲线 E(k)，步骤为（并以计算 fcc 结构 Al 的能带结构为例进行 说明） ： a) 根据特殊 k 点的走向，选取特殊 k 点及特殊 k 点间的分割点数，准备好产生 k 点的输入 文件 syml 6 20 20 20 10 20 X 0.5 0.0 0.5 G 0.0 0.0 0.0 L 0.5 0.5 0.5 W 0.5 0.25 0.75 K 0.375 0.375 0.75 G 0.0 0.0 0.0 0...... -20.0 15.0 7.068339 !特殊 k 点的个数 !特殊 k 点间的分割点数 !特殊 k 点的坐标,相对于倒格子矢量!下面三行,前三列是正格子基矢,后三列是倒格子基矢 1. -0..... -0..... -0. !在画能带结构时，每个特殊 k 点所对应的竖线的能量范围 !费米能级b) 用程序 gk.x 产生 k 点，得到 KPOINTS 文件 注释：程序 gk.x 是由 gk.f 文件编译后得到的目标文件，其输入文件为 syml，输出文件为 KPOINTS, inp.kpt。 c）紧接着利用前面计算得到的自洽电荷密度作一次非自洽的计算 采用命令解压保存的电荷密度文件 chg.tgz：tar xzvf chg.tgz 另外设置 ISTART=1, ICHARG=11, 并增加 NBANDS 的值，ISMEAR 采用默认值 SYSTEM = Al-fcc ENCUT = 250 ISTART = 1; ICHARG = 11 #ISMEAR = -5 NBANDS = 12 PREC = Accurate 计算完后得到本征值文件 EIGENVAL。 注意：对于 4.4 系列版本，在计算能带结构时设置 NBANDS 的值应该与计算自洽的电荷密 度时设置的 NBADS 一致。对 4.5 以上版本，可以不一致。 d) 从自洽电荷密度计算得到的 OUTCAR 文件中找到倒格子矢量和费米能级， 并粘贴到 syml23文件中，然后用程序 pbnd.x 把 EIGENVAL 转换为成 bnd.dat（本征值，并以费米能级为参考 零点）和 highk.dat（用来画竖线） ，然后用软件 origin 画图。 注释： 程序 pbnf.x 是通过编译 pbnd.f 得到的可执行文件， 其输入文件为 EIGENVAL 和 syml， 输出文件为 BANDS、bnd.dat 和 highk.dat。pbnd.f 可以处理自旋极化情况下计算得到的 EIGENVAL，不再输出 bnd.dat 而是 upbnd.dat 和 dnbnd.dat 这两个文件，分别对自旋向上和 向下的能带。 提示： 在计算能带结构时， 采用 ISMEAR = 0 或 1 对结果的影响非常小， 可以认为是一样的。 但是不能采用 ISMEAR = -5 或-4。6、电子态密度 计算材料的电子态密度可以包括总态密度和分波态密度，步骤为（以计算 fcc 结构 Al 的态 密度为例子进行说明） ： a) 准备好 KPOINTS 文件，增加 k 点网格 Automatic generation 0 Mohkorst-Pack 19 19 19 0.0 0.0 0.0 b) 从 POTCAR 文件中找到各类原子的 RWIGS（vi 编辑 POTCAR，并用命令 g/ RWIGS） c) 准备好 INCAR 文件（设置 ISTART=1, ICHARG=11, ISMEAR=-5 以及 RWIGS） SYSTEM = Al-fcc ENCUT = 250 ISTART = 1; ICHARG = 11 ISMEAR = -5 RWIGS = 1.402 PREC = Accurate d) 利用前面计算得到的自洽电荷密度，进行一次非自洽计算 tar xzvf chg.tbz nohup time vasp& 计算完后，得到包含了态密度值的 DOSCAR 文件， e) 采用 split_dos 对态密度文件 DOSCAR 进行分割，得到总态密度 DOS0，各个原子的分波 态密度 DOS1，DOS2……。另外在运行 split_dos 程序对 DOSCAR 文件分割时，要保证当前 目录下有对应的 OUTCAR 和 POSCAR 文件。 分割后的 DOS0， DOS1…等文件的能量值是以费米能级作为能量参考零点。 DOS0 的第一列 数据是能量值，单位为 eV；第二列数据是总态密度的值，单位 State/eV.unit cell；第三列数 据是总态密度的积分值，也就是电子数，单位为 electrons。DOS1 是第一个原子的分波态密 度值，其中的第一列数据是能量值，单位为 eV；第二、三、四列数据分别对应于 s、p、d24态的分波态密度值，单位为 State/eV.atom。其他的 DOS 文件与 DOS1 类似。六、材料磁性性质的计算磁性的计算，其实与非磁性的计算相比，就只需在 INCAR 中加入 ISPIN = 2 以及设置各类 原子的初始磁矩，这通过 MAGMOM 来设置。更复杂的磁性性质的计算，包括 noncollinear 磁性、spin orbit 相互作用和 Spin sprial 磁性，需要再增加其他的关键词。下面主要讲的是如 何进行简单的磁性计算。根据设置 MAGMOM 的不同来确定计算材料的铁磁、反铁磁以及 亚铁磁性质。 以计算 fcc 结构 Ni 的铁磁性为例进行说明 （在例子， 采用的是 PBE、 PAW 势） ： 提示：作磁性计算时，强烈推荐采用 PAW 势，得到的结果会更准确些。 其晶格参数、 基态性质的计算基本与非磁性时的计算相同， 只需在 INCAR 文件中加入 SPIN = 2 以及设置 MAGMOM 的值。 INCAR 文件的内容为： SYSTEM = Ni-FM ISTART = 0; ICHARG = 2 ENCUT = 350 eV ISMEAR = -5 GGA = PE; VOSKOWN = 1 ISPIN = 2 MAGMOM = 1 PREC = Accurate 注释： 当采用 GGA = 91 时， 强烈推荐 VOSKOWN = 1 加上。 当采用 GGA = PE， VOSKOWN ＝ 1，可加可不加，此时如果没有加上 VOSKOWN = 1，程序默认也是采用 Vosko Wilk and Nusair 提出的内插公式来处理关联部分。 MAGMOM 的设置要对应于 POSCAR 文件中每类原子。 进行铁磁性质的计算时， MAGMOM 要设置成相同的值，在 INCAR 文件中，也可以不设置，程序会默认设置为 1。 KPOINTS 和 POSCAR 与进行非磁性时的一样。 Automatic generation 0 Monhkorst-Pack 9 9 9 0.0 0.0 0.0 （这个是 KPOINTS 文件中的内容） Ni-FM 3.52 0.0 0.5 0.5 0.0 0.5 0.50.5 0.5 0.0251 Direct 0.0 0.00.0（这个是 POSCAR 文件的内容） 计算完，从 OSZICAR 最后一行可以找到体系总的磁矩是 0.567?B。这个也可以从通过 grep ‘magnetization‘ OUTCAR 在 OUTCAR 文 件 中 找 到 （ 看 “ number of electron … magnetization …”这一行的数据） 。 在后面计算能带结构和电子态密度时，分别会得到自旋向上和自旋向下的两部分。七、表面体系的计算在作表面的性质计算时，现在一般都是采用 slab（ “晶层”或“薄片” ）模型来模拟表面体系 的。因此表面体系的计算大致可以分为四个大的步骤：1、材料体性质的计算；2、slab 模型 的构造；3、表面体系的结构优化；4、表面体系性质的计算。 1、材料体性质的计算 这一步包含了前面材料基态性质的计算。 主要是为了确定后面在进行表面计算时所需要的一 些参数：ENCUT，当采用 ISMEAR = 1 或 0 时的 SIGMA，以及体材料的晶格参数（因为构 造 slab 模型是以体材料的晶格参数作为基础来进行的） 。如何确定这些参数，可以参考前面 所介绍的方法和步骤。其中 SIGMA 的优化是必须的，因为后面对表面体系的结构进行优化 时，smearing 方法一般都是采用 Gaussian 方法或 Methfessel-Paxton smearing 方法。2、slab 模型的构造 在知道了体材料的晶格参数， 以及明确了要模拟什么样的表面 （也就是表面的密勒指数以及 表面的二维周期性） ，就可以开始构造该表面的 slab 模型了。在构造 slab 模型时，还有两个 重要的参数，就是真空层（Vacuum layer）和原子层的厚度，这是因为 slab 模型就是由原子 层和真空层所组成的。真空层和原子层要取多厚，这要经过试用不同的厚度得到，看它们对 总能的影响，然后选择合适的厚度。3、表面体系的结构优化 在对表面体系的结构进行优化前，还需要对 k 点数目或 k mesh 大小进行优化，这个的优化 也可以参考前面的介绍。在对表面体系的结构进行优化时，主要是对原子的位置进行优化， 而不再对超原胞（Slab 模型得到的）大小进行优化，一般采用的是 Selective Dynamic（也就 是有选择性的位置驰豫） 。这是在 POSCAR 进行设置的，另外在 INCAR 文件也应加入控制 离子驰豫的关键词。下面以优化 Al(100)-p(1x1)为例进行说明： INCAR 文件的内容为：26SYSTEM = Al(100)-p(1x1) ENCUT = 200 ISMEAR = 1; SIGMA = 0.20 ISTART = 0; ICHARG = 2 EDIFF = 1E-5; EDIFFG = -1.0E-3 NSW = 60; IBRION = 2 POTIM = 0.1 PREC= Accurate KPOINTS 文件的内容为： auto 0 Monkhorst-Pack 1 11 11 0.0 0.0 0.0 POSCAR 文件的内容为： Al(100)-p(1x1) 1.. -2. 0. 2. 2. 22. 0. 0. 7 Selective dynamics Direct 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.F F F F F F FF F F F F F FT F F T T F T其中对原子层上下各两层原子进行驰豫，中间三层原子位置固定。 在 INCAR 文件中的 EDIFF，EDIFFG，NSW 控制原子位置驰豫的步数。当原子所受的力小 于 EDIFFG 时，原子位置就停止移动。得到的 CONTCAR 文件，就是驰豫得到的最后位置。 原子受力的情况，可以在 OUTCAR 文件中查找 TOTAL-FORCE 来查看。4、表面体系性质的计算。 在得到了优化的结构， 就可以进行一系列性质的计算， 其步骤与前面体材料性质的计算一样。 提示：无论是对体材料还是表面体系的结构优化，在结构优化完后，还需进行进行静态的计 算，以得到自洽的电荷密度，再进行后面的性质计算。结构优化完得到的电荷密度文件不可 用在后面的性质计算中。在计算功函数和进行 STM 模拟时，需另加其他的关键词。如对此 有兴趣，后面将作专题介绍。27”??Atools 中小程序的说明此部分是对 tools 中的一些小程序进行说明： 1、murn.f 这个程序是采用 Murn 状态方程来拟合晶格常数和计算体弹性模量的。从 internet 网上收集 到的。 编译： g77 -o murn.x murn.f 得到可执行文件 murn.x。 使用： 其输入文件为 inp.m，inp.m 的内容以及格式为： 2 0.25 6.00 7.45 50 8 6.9 6.8 6.8 7.7 -. -. -. -. -. -. -. -.----------------------------------------第一行表示下面输入的能量的单位是采用 eV、Ry 或 Hartree。当采用的是 Ry，则为 1；如 果是 eV，则用 2；如果是 Hartree，则用 3。 第二行可以看成是原胞的体积与晶胞的体积之比。 这里晶胞的体积计算公式为： 晶格常数的 三次方， 原胞的体积计算公式按固体物理教科书中的方法来计算。比如所计算的体系是 fcc， 则为 0.25；如果是 bcc，则为 0.5；如果是六角的 sqrt(3.0)/2 * c/a。其他的自己去推算了。 第三行是用来拟合的晶格常数时晶格常数的范围， 以及点数。 第一个数是晶格常数的最小值， 第二个数是晶格常数的最大值，第三个是拟合多少个点，这个数一般取 30～50。 第四行是所计算了多少个晶格常数的能量值用来拟合。28从第五行起，是计算得到的晶格常数与能量的一一对应值，第一列是晶格常数；第二列是能 量值， 它的单位要与前面第一行的确定的单位一致。 晶格常数－能量值的对数也要与第四行 的数一致。 文件准备好之后，使用的方法为：murn.x &inp.m &out.m 使用 murn.x 拟合后得到的拟合值写在文件 fout.dat 中，拟合的情况及重要的结果写到 out.m 文件中。 用 vi 编辑 out.m，然后用命令 g/alat=来查找拟合得到的晶格常数（单位为 a.u.）和体弹性模 量（单位为 Mbar） 。2、gk.f 和 pbnd.f gk.f 是用来产生计算能带结构时所需要的 k 点， 其输入文件为 syml， 在手册中有详细介绍每 行的意思，这里就不再赘述。输出文件为 KPOINTS 和 inp.kpt。说明一下，在 syml 中特殊 k 点的总数不能超过 10 个。如遇到超出 10，则可以把 gk.f 中有关定义特殊 k 点的数组的维数 调大。 编译： g77 -o gk.x gk.fpbnd.f 是用来把本征值文件 EIGENVAL 转换为可以用 origin 软件来画图的数据。其输入文 件为 syml 和 EIGENVAL。输出文件为 bnds.dat(或 upbnd.dat 和 dnbnd.dat)和 highk.dat。说明 一下，pbnd.f 能写出的能带数，默认最大是 100 个，如果超过了 100，可以在 pbnd.f 中调大 定义的值。 编译： g77 -o pbnd.x pbnd.f另外还附带针对 fcc、bcc、sc 和六角晶系的 syml，分别名为 syml.fcc, syml.bcc, syml.sc, syml.hex。使用时，把相应的拷贝成 syml。3、split_dos 和 vp 这两个要一起用的，都是 csh 脚本程序，其中运行 split_dos 要调用 vp。从 internet 网上收集 的。 它是用来分割 DOSCAR，把 DOSCAR 分解成每个原子的，以方便用 origin 来画图。其使用 的说明也可以参见前面的介绍。 使用时，在你的当前主目录建立一个 bin 的目录。比如你的用户名为 xxxx，则在/home/xxxx 目录下，建立 bin 目录(mkdir /home/xxxx/bin)，然后把 split_dos 和 vp 放到该目录下。29
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