VASP使用總結(jié)

1、VASP計(jì)算的理論及實(shí)踐總結(jié)一、贗勢(shì)的選取二、收斂測(cè)試1、VASP測(cè)試截?cái)嗄芎蚄 點(diǎn)2、MS測(cè)試三、結(jié)構(gòu)弛豫四、VASP的使用流程（計(jì)算性質(zhì)）1、VASP的四個(gè)輸入文件的設(shè)置2、輸出文件的查看及指令3、計(jì)算單電能(1) 測(cè)試截?cái)嗄?2) 測(cè)試K點(diǎn)4、進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化5、計(jì)算彈性常數(shù) 6、一些常用指令一、贗勢(shì)的選取VASP贗勢(shì)庫(kù)中分為：PP和PAW兩種勢(shì)，PP又分為SP（標(biāo)準(zhǔn)）和USPP（超軟）。交換關(guān)聯(lián)函數(shù)分為：LDA（局域密度近似）和GGA（廣義梯度近似）。GGA又分為PW91和PBE。在VASP中，其中pot ,pot-gga是屬于超軟勢(shì)（使用較少）。Paw, paw-pbe ,和paw-gg

2、a是屬于PAW。采用較多的是PAW-pbe 和PAW-gga。此外vasp 中的贗勢(shì)分為幾種，包擴(kuò)標(biāo)準(zhǔn)贗勢(shì)(沒(méi)有下標(biāo)的)、還有硬（harder）贗勢(shì)(_h)、軟（softer）贗勢(shì)(_s), 所謂的硬（難以贗化），就是指該元素原子的截?cái)鄤?dòng)能比較大，假想的勢(shì)能與實(shí)際比較接近，計(jì)算得到的結(jié)果準(zhǔn)確，但比較耗時(shí)，難以收斂。軟（容易贗化），表示該元素原子的截?cái)鄤?dòng)能比較小，贗勢(shì)模型比較粗糙，但相對(duì)簡(jiǎn)單，可以使計(jì)算很快收斂（比如VASP開(kāi)發(fā)的超軟贗勢(shì)）。即硬的贗勢(shì)精度高，但計(jì)算耗時(shí)。軟的精度低，容易收斂，但節(jié)省計(jì)算時(shí)間。另一種情況：如Gd_3，這是把f電子放入核內(nèi)處理，對(duì)于Gd來(lái)說(shuō)，f電子恰好半滿(mǎn)。所以把f

3、電子作為價(jià)電子處理的贗勢(shì)還是蠻好的（類(lèi)似還有Lu，全滿(mǎn)）。（相對(duì)其他的4f元素來(lái)說(shuō)，至于把f電子作為芯內(nèi)處理，是以前對(duì)4f元素的通用做法。計(jì)算結(jié)果挺好）常用的做法是：用兩種贗勢(shì)測(cè)試一下對(duì)自己所關(guān)心的問(wèn)題的影響情況。在影響不大的情況下，選用不含4f電子的贗勢(shì)（即后綴是3），一來(lái)減少計(jì)算量，二來(lái)避免DFT對(duì)4f電子的處理?！?.贗勢(shì)的選擇：vasp的贗勢(shì)文件放在目錄 /vasp/potentials 下，可以看到該目錄又包含五個(gè)子目錄 pot pot_GGA potpaw potpaw_GGA potpaw_PBE ，其中每一個(gè)子目錄對(duì)應(yīng)一種贗勢(shì)形式。贗勢(shì)按產(chǎn)生方法可以分為PP (standard

4、 pesudopotential，其中大部分是USPP, ultrasoft pesudopotential) 和 PAW (projector augmented wave method)。按交換關(guān)聯(lián)函數(shù)的不同又可以有 LDA (local density approximation) 和 GGA (generalized gradient approximation)，其中GGA之下又可以再分為PW91和PBE。 以上各個(gè)目錄對(duì)應(yīng)起來(lái)分別是 pot = PP, LDA ; pot_GGA = PP, GGA ; potpaw = PAW, LDA ; potpaw_GGA = PAW, G

5、GA, PW91 ; potpaw_PBE = PAW , GGA, PBE。選擇某個(gè)目錄進(jìn)去，我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)每種元素往往還會(huì)有多種贗勢(shì)存在。這是因?yàn)楦鶕?jù)對(duì)截?cái)嗄芰康倪x取不同還可以分為 Ga,Ga_s,Ga_h，或者根據(jù)半芯態(tài)的不同還可以分為Ga,Ga_sv,Ga_pv的不同。 一般推薦選取PAW_PBE。其中各個(gè)元素具體推薦哪種形式的贗勢(shì)可以參考vasp workshop中有關(guān)贗勢(shì)部分的ppt。當(dāng)然自己能測(cè)試之后在選擇是最好不過(guò)的了，以后再聊。2.POTCAR的建立：選好哪一種贗勢(shì)之后，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的目錄，你會(huì)看到里邊有這么幾個(gè)文件，POTCAR.Z PSCTR.Z V_RHFIN.Z WS_

6、FTP.LOG 。我們需要的是第一個(gè)。把它解壓，如 zcat POTCAR.Z Ga 。對(duì)As元素我們也可以類(lèi)似得到一個(gè)As文件。用 cp 命令或者 mv 命令把這兩個(gè)文件都移到我們的工作目錄里。然后再用 cat 命令把這兩個(gè)文件合并在一起，如 cat Ga As POTCAR ，這樣就得到了我們需要的POTCAR。同理，有多個(gè)元素的POTCAR也可以這樣產(chǎn)生。這里需要注意的是，記住元素的排列順序，以后在POSCAR里各個(gè)元素的排列就是按著這里來(lái)的。二、收斂測(cè)試1、VASP測(cè)試計(jì)算的參數(shù)，比如k-points或cutoff，肯定是取的越多越準(zhǔn)確，但相對(duì)的計(jì)算量就會(huì)增加，為了既保證計(jì)算的精確度，

7、又盡可能的減少計(jì)算量，所以進(jìn)行收斂測(cè)試，比較不同的參數(shù)，所得的兩者的差值，差值符合誤差的范圍，就認(rèn)為已經(jīng)收斂。 VASP中收斂測(cè)試主要是測(cè)試截?cái)嗄芎蚄點(diǎn)，（注意：按照經(jīng)驗(yàn)，先優(yōu)化K點(diǎn)，且根據(jù)manu，K Ce回車(chē)， ls 就會(huì)發(fā)現(xiàn)已將所需的勢(shì)解壓出來(lái)了，第二步：就是將解壓出來(lái)的各元素的勢(shì)都添加到POTCAR中，步驟如下：cat空Ce空Co空B空Si空POTCAR回車(chē)（注意這里邊各元素的添加順序一定要與POSCAR中的一致，如圖所示），ls發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)了POTCAR這個(gè)文件夾。（3）KPOINTSKPOINTS是設(shè)置最簡(jiǎn)單的，只需要在原來(lái)的文件中修改K點(diǎn)網(wǎng)格數(shù)就可以了，這個(gè)根據(jù)計(jì)算的實(shí)際情況而定

8、。(一般可以依據(jù)MS中的調(diào)整來(lái)設(shè)置不同的K點(diǎn))如下為該文件：（4）INCARINCAR是一個(gè)非常重要的輸入文件，也是最難設(shè)置的。如圖所示，第一行不System不重要，只是一個(gè)名稱(chēng)。ISTART =0是指開(kāi)始新的計(jì)算；ICHARG =2是指從原子的電荷密度重疊構(gòu)造初始電荷密度ISMEAR =0是指采用高斯方法；SGIMA=0.1是指展寬為0.1eVECUT =380 是指平面波的截?cái)嗄転?80IBRION =6; (等于6時(shí)是計(jì)算彈性性質(zhì)；等于2時(shí)是在優(yōu)化)；ISIF=3是有化參數(shù)（大于等于3時(shí)是計(jì)算彈性性質(zhì)）；NSW=15是計(jì)算的步數(shù)EDIFF和 EDIFFG是電子和離子收斂精度PREC= A

9、ccurate是計(jì)算精度（對(duì)應(yīng)MS中coarse、medium、fine等）因次，INCAR中的參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)置，在這里也不便多說(shuō)。2、輸出文件的查看和指令輸出文件有CONTCAR、OUTCAR、comment等。查看輸出文件less（不在界面顯示結(jié)果，看完了輸入:wq或者:q回車(chē)就退出了）用cat查看時(shí)（會(huì)將結(jié)果顯示在界面）CONTCAR文件主要是優(yōu)化完的結(jié)果文件（就是將CONTCAR文件改為POSCAR文件進(jìn)行下一步計(jì)算）Comment文件主要是查看一次性測(cè)試完截?cái)嗄艿慕Y(jié)果文件。OUTCAR文件包含VASP計(jì)算的絕大部分結(jié)果文件。查看所計(jì)算體系的體積時(shí)，使用命令：grep 空”v

10、olume” 空OUTCAR回車(chē)查看所計(jì)算體系的總能時(shí)，使用命令：grep 空“TOTEN” 空OUTCAR空|tail空-n空1回車(chē)，如圖所示若是是用腳本測(cè)試截?cái)嗄埽瑒t在comment中查看結(jié)果，即：cat空comment回車(chē)，如下圖所示查看彈性常數(shù)時(shí)： 第一種：可以用腳本來(lái)提?。丛谟?jì)算的文件夾下放入提取彈性常數(shù)的腳本get-elastics.sh ，待計(jì)算完畢的時(shí)候，輸入sh空get-elastics.sh ，在界面上就出現(xiàn)結(jié)果了。第二種：第一步：grep空ELA空OUTCAR回車(chē) 第二步：cat空-n空OUTCAR空|grep空“TOTAL ELASTIC MODULI”(將界面上出現(xiàn)

11、的結(jié)果文件粘貼到這兒)回車(chē)（就會(huì)顯示一些有代碼的結(jié)果文件）,如：473711（矩陣行列起始）及文件名 第三步：sed空-n空“473711，473731”（彈性常數(shù)所處的行數(shù)）空 （就會(huì)顯示出彈性常數(shù)）回車(chē)3、計(jì)算單點(diǎn)能計(jì)算單點(diǎn)能通常是用來(lái)測(cè)試ENCUT 和K點(diǎn)的（1）測(cè)試截?cái)嗄艿谝环N方法：POSCAR POTCAR 都比較簡(jiǎn)單，就是按照前面所說(shuō)的方法步驟弄就可以了（注意POTCAR中添加勢(shì)的時(shí)候要與POSCAR中的元素順序一致）。最重要的是INCAR和 KPOINTS中參數(shù)的設(shè)置：SYSTEM = tetr Nd_SiENCUT = 300ISTART = 0; ICHARG = 2ISME

12、AR = 0; SIGMA = 0.1#IBRION = 2; ISIF=3 ; NSW=15EDIFF = 0.1E-04EDIFFG = -1E-3PREC = Accurate以上是INCAR中的參數(shù)設(shè)置，對(duì)于計(jì)算單點(diǎn)能時(shí)，只需要將ENCUT設(shè)置一下，#IBRION = 2; ISIF=3 ; NSW=15（這一行標(biāo)注了意思就是取默認(rèn)值），對(duì)于KPOINTS則只需要設(shè)置K點(diǎn)網(wǎng)格就可以了。設(shè)置好之后，先按退出鍵ESC 輸入:wq回車(chē)，就是保存并退出運(yùn)行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空 n空10空vasp空vasp.out空&或者也可以采用腳本進(jìn)行后

13、臺(tái)運(yùn)行，即在計(jì)算文件夾中放入vasp.pbs腳本，然后直接輸入qsub 空vasp.pbs回車(chē)就可以了計(jì)算完畢查看結(jié)果的時(shí)候，使用命令：grep 空“TOTEN” 空OUTCAR空|tail空-n空1回車(chē)，此時(shí)出來(lái)的就是最后一個(gè)的能量值，若想看倒數(shù)5個(gè)的能量值，可以輸入：grep 空“TOTEN” 空OUTCAR空|tail空-n空5回車(chē)，就可以看到了。如果想看開(kāi)始幾行 的只需要將命令改為：grep 空“TOTEN” 空OUTCAR空|head空-n空5回車(chē)，即可。第二種方法：若采用 腳本來(lái)一次型測(cè)試的話,POTCAR 和POSCAR不變，KPOINTS選好一個(gè)K點(diǎn)，然后使用腳本run-cut

14、來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，以下為該腳本內(nèi)容。測(cè)試之前要進(jìn)行修改，vim空run-cut回車(chē)，輸入i ，按上下左右鍵進(jìn)行修改設(shè)置。#!/bin/bashrm WAVECARfor i in 200 250 300 350 380 400 420 440（此處需要設(shè)置截?cái)嗄埽?docat INCARvasp.out &就是在后臺(tái)運(yùn)行）E=$(grep TOTEN OUTCAR | tail -1 |awk printf %12.6fn, $5)echo $i $E commentdone設(shè)置好之后，先按退出鍵ESC 輸入:wq回車(chē)，就是保存并退出將KPOINTS也設(shè)置好之后然后輸入sh空run-cut回車(chē)就開(kāi)始

15、運(yùn)行了注意用腳本來(lái)測(cè)試截?cái)嗄艿臅r(shí)候，不再需要INCAR文件，文件夾中只需要POTCAR 、POSCAR 、KPOINTS、 run-cut就可以了，run-cut中已經(jīng)包含了INCAR,計(jì)算完后，結(jié)果文件中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)INCAR文件。然后輸入less空comment就可以查看計(jì)算結(jié)果了。通常是用計(jì)算單點(diǎn)能來(lái)測(cè)試截?cái)嗄芎蚄點(diǎn)，主要是先選取一個(gè)合適的截?cái)嗄埽梢赃x取POTCAR中的截?cái)嗄埽?，然后設(shè)置不同的K點(diǎn)來(lái)計(jì)算單點(diǎn)能（free energy toten），將所得的能量整理出來(lái)畫(huà)成一條曲線.同樣的道理測(cè)試截?cái)嗄?，選擇合適的k點(diǎn)，改變不同的截?cái)嗄軄?lái)計(jì)算。（2）測(cè)試K點(diǎn)測(cè)試k點(diǎn)就比較容易了，POTCA

16、R 和POSCAR 不變，將INCAR中參數(shù)進(jìn)行修改，如下所示，將高亮部分進(jìn)行修改，SYSTEM = tetr Nd_SiENCUT = 300ISTART = 0; ICHARG = 2ISMEAR = 0; SIGMA = 0.1#IBRION = 2; ISIF=3 ; NSW=15（要用#號(hào)標(biāo)注，意思是采用默認(rèn)值）EDIFF = 0.1E-04EDIFFG = -1E-3PREC = Accurate然后就設(shè)置不同的k點(diǎn)網(wǎng)格，設(shè)置好之后，先按退出鍵ESC 輸入:wq回車(chē)，就是保存并退出然后進(jìn)行計(jì)算就OK了，運(yùn)行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空

17、n空10空vasp空vasp.out空&或者也可以采用腳本進(jìn)行后臺(tái)運(yùn)行，即在計(jì)算文件夾中放入vasp.pbs腳本，然后直接輸入qsub 空vasp.pbs回車(chē)就可以了4、進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化待把e-cut和K點(diǎn)測(cè)試好之后，就可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化了。POTCAR POSCAR的設(shè)置不用變，KPOINTS中K點(diǎn)改為測(cè)試好的那個(gè)。重要的是INCAR中的參數(shù)設(shè)置，如下所示，只需要將這一行的標(biāo)注#去掉，并設(shè)為IBRION = 2; ISIF=3 ，其他的取默認(rèn)值即可。SYSTEM = tetr Nd_SiENCUT = 300（改為測(cè)試出來(lái)的）ISTART = 0; ICHARG = 2ISMEAR = 0; SI

18、GMA = 0.1IBRION = 2; ISIF=3 ; NSW=15（將這一行的標(biāo)注#去掉，并設(shè)為IBRION = 2; ISIF=3 ，）EDIFF = 0.1E-04EDIFFG = -1E-3設(shè)置好之后，先按退出鍵ESC 輸入:wq回車(chē)，就是保存并退出然后就可以運(yùn)行了，運(yùn)行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空 n空10空vasp空vasp.out空&或者也可以采用腳本進(jìn)行后臺(tái)運(yùn)行，即在計(jì)算文件夾中放入vasp.pbs腳本，然后直接輸入qsub 空vasp.pbs回車(chē)就可以了5、計(jì)算彈性常數(shù)將進(jìn)行優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行分析，即將優(yōu)化出的晶格常數(shù)跟實(shí)驗(yàn)值進(jìn)

19、行比較，若誤差小于2%，（如果能更小最好），則優(yōu)化結(jié)果合理，即所選參數(shù)恰當(dāng)。計(jì)算彈性常數(shù)步驟：第一步：將優(yōu)化后得到的結(jié)果文件CONTCAR改為POSCAR作為下一步計(jì)算所需的POSCAR, KPOINTS就選擇測(cè)試出來(lái)的參數(shù)，POTCAR不變。重要的是INCAR，如下為INCAR的內(nèi)容，其他的保持不變。general: System = tetr Nd3Co29Si4B10 ISTART = 0; ICHARG = 2 ISMEAR = 0; SIGMA = 0.1 ENCUT = 380 IBRION = 6; ISIF = 3; NSW = 15（算彈性常數(shù)時(shí)，IBRION = 6; IS

20、IF = 3） EDIFF = 0.1E-04 EDIFFG = -1E-3 PREC = Accurate設(shè)置好之后，先按退出鍵ESC 輸入:wq回車(chē)，就是保存并退出。若是不保存只是退出為”:q”,強(qiáng)制退出“ :q! ”.此時(shí)就可以進(jìn)行運(yùn)算了，運(yùn)行指令：/opt/mpi/openmpi/1.6.5/bin/mpirun空 n空10空vasp空vasp.out空&或者也可以采用腳本進(jìn)行后臺(tái)運(yùn)行，即在計(jì)算文件夾中放入vasp.pbs腳本，然后直接輸入qsub 空vasp.pbs回車(chē)就可以了待計(jì)算結(jié)果完畢后，查看結(jié)果指令第一種方法：可以用腳本來(lái)提取（即在計(jì)算的文件夾下放入提取彈性常數(shù)的腳本get-elastics.sh ，待計(jì)算完畢的時(shí)候，輸入sh空get-elastics.sh ，在界面上就出現(xiàn)結(jié)果了。第二種方法：第一步：grep空ELA空OUTCAR回車(chē)第二步：cat空-n空OUTCAR空|grep空“TOTAL ELASTIC M