VASP使用总结.docx

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（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）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 pot pot_GGA potpaw potpaw_GGA potpaw_PBE ，其中每一个子目录对应一种赝势形式。赝势按产生方法可以分为PP (standard pesudopotential，其中大部分是USPP, ultrasoft pesudopotential) 和 PAW (projector augmented wave method)。按交换关联函数的不同又可以有 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vasp workshop中有关赝势部分的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.Z PSCTR.Z V_RHFIN.Z WS_FTP.LOG 。我们需要的是第一个。把它解压，如 zcat POTCAR.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 cat Ga As 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。/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 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“TOTAL ELASTIC MODULI”(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：POSCAR POTCAR 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 = tetr Nd_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/bashrm WAVECARfor i in 200 250 300 350 380 400 420 440（此处需要设置截断能） docat INCARvasp.out &就是在后台运行）E=$(grep TOTEN OUTCAR | tail -1 |awk printf %12.6fn, $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（free energy toten），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 = tetr Nd_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。POTCAR POSCAR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 = tetr Nd_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 = tetr Nd3Co29Si4B10 ISTART = 0; ICHARG = 2 ISMEAR = 0; SIGMA = 0.1 ENCUT = 380 IBRION = 6; ISIF = 3; NSW = 15（算弹性常数时，IBRION = 6; ISIF = 3） EDIFF = 0.1E-04 EDIFFG = -1E-3 PREC = 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“TOTAL ELAST