最新VASP的输入输出文件

1、vaspvasp的输入输出文件的输入输出文件侯侯 柱柱 锋锋复旦大学物理系复旦大学物理系2005, 12, 3北京，宏剑hou zhufeng2内容(1)输入文件输入文件 incar :计算控制参数文件计算控制参数文件 poscar :描述体系结构的文件描述体系结构的文件 kpoints :k点取样设置文件点取样设置文件 potcar :赝势文件赝势文件输出文件输出文件 outcar :最主要的输出文件最主要的输出文件 doscar : 电子态密度文件电子态密度文件 eigenval :本征值文件本征值文件 oszicar :每次迭代或原子迟豫每次迭代或原子迟豫(或或md)的信息的信息 chg

2、和和chgcar :电荷密度文件电荷密度文件 wavecar :波函数文件波函数文件hou zhufeng3内容(2)输出文件输出文件(续续) contcar :原子迟豫或原子迟豫或md后的体系结构文件后的体系结构文件 ibzkpt :布里渊区中的布里渊区中的k点点 pcdat :对关联函数对关联函数 xdatcar :在在md时时, 原子位置变化的跟踪文件原子位置变化的跟踪文件 procar和和proout : 波函数投影或分解的文件波函数投影或分解的文件 locpot :总的局域势总的局域势 elfcar :电子局域函数电子局域函数hou zhufeng4输入文件输入文件hou zhufe

3、ng5incar(1) 设置计算的精度 设置是做什么计算 设置交换关联函数 设置优化的算法和收敛标准 设置md的步长、温度、时间 设置每个波函数或电子的占有数(也就是 smearing方法及相关的参数)等等 自由格式 共100多个关键词，一般都有合适的默认值。通常需设置的有10个左右。即使incar文件无任何内容也可以进行计算。hou zhufeng6incar(2)：例子静态计算静态计算(计算总能和自洽的电荷密度计算总能和自洽的电荷密度)懒：删掉计算目录下的懒：删掉计算目录下的wavecar，incar中不作任何设置中不作任何设置推荐：自己手动设置推荐：自己手动设置encut, title,

4、 istart, icharg, ismear, ediff, prec等等system = siliconencut = 350istart = 0icharg = 2ismear = -5ediff = 1e-5prec = accurate设置标题，以说明所计算的体系设置标题，以说明所计算的体系设置平面波切断动能设置平面波切断动能(不采用默认值不采用默认值)说明这次计算是一次全新的计算说明这次计算是一次全新的计算按体系中的原子构造初始的原子密度按体系中的原子构造初始的原子密度采用四面体方法采用四面体方法电子迭代的收敛标准是电子迭代的收敛标准是1e-5精度为精度为accurate可以在一行

5、设置多个关键词的值，但是每个关键值之间用分号可以在一行设置多个关键词的值，但是每个关键值之间用分号(;)隔开。隔开。如如ismear= 0; sigma= 0.2。当想不用当想不用incar中某个关键词的值时，在该行前面加上井号中某个关键词的值时，在该行前面加上井号(#)注释掉，注释掉，如如#ismear=0; sigma = 0.2hou zhufeng7poscar(1) 描述了体系的结构文件: 原(或晶)胞的基矢, 原子的位置, 原子是否移动，原子的初始速度等) 分数坐标和卡笛尔坐标cubic sic3.570.0 0.5 0.50.5 0.0 0.50.5 0.5 0.0 1 1dir

6、ect 0.00 0.00 0.000.25 0.25 0.25例子例子:cubic sic3.570.0 0.5 0.50.5 0.0 0.50.5 0.5 0.0 1 1cartesian 0.00 0.00 0.000.25 0.25 0.25设置体系的名称设置体系的名称晶格常数或缩放系数晶格常数或缩放系数原原(或晶或晶)胞的基矢胞的基矢每类原子的个数每类原子的个数确定按何种坐标来写原子位置确定按何种坐标来写原子位置第一类原子的第一个坐标第一类原子的第一个坐标第二类原子的第一坐标第二类原子的第一坐标第七行以字母第七行以字母d开头表示下面的是分数坐标，如果是以开头表示下面的是分数坐标，如果

7、是以c或或k开头表示下面的坐开头表示下面的坐标是卡笛尔坐标。标是卡笛尔坐标。hou zhufeng8poscar(2) 对原子位置进行选择性的迟豫(selective dynamic)cubic sic3.570.0 0.5 0.50.5 0.0 0.50.5 0.5 0.0 1 1selective dynamicdirect 0.000 0.000 0.000 f f f0.248 0.248 0.248 t t t例子例子:表示对体系中的原子进行限制性的迟豫表示对体系中的原子进行限制性的迟豫或优化，这一行以字母或优化，这一行以字母s开头。开头。如何写出具有复杂结构的晶体的如何写出具有复杂

8、结构的晶体的poscar：a) 查到该晶体的晶格常数、空间群查到该晶体的晶格常数、空间群和乌科夫和乌科夫(wyckoff)坐标坐标; b)用用material studio中中crystal builder或其他的晶体学软或其他的晶体学软件画出晶体，并得到各个原子的坐标件画出晶体，并得到各个原子的坐标;或或c)根据空间群国际表写出各等价位置根据空间群国际表写出各等价位置; d)晶晶体数据库体数据库固定第一类原子的位置，固定第一类原子的位置，对第二类原子的位置进行优化对第二类原子的位置进行优化hou zhufeng9kpoints(1) 设置布里渊区k点取样或k点的坐标,计算能带时k点的高对称线

9、 设置方式:手动输入所有的k点，按monkhorst-pack方法自动产生 格式：普通，四面体，m-p网格，line模式 卡笛尔坐标系和倒格子坐标系hou zhufeng10kpoints(2) 按普通格式手动输入各个按普通格式手动输入各个k点点(推荐用在计算能带时推荐用在计算能带时)k-points entered manually5reciprocal 0.500 0.000 0.500 1.00 0.475 0.000 0.475 1.00 0.450 0.000 0.450 1.00 0.425 0.000 0.425 1.00 0.400 0.000 0.400 1.00标题或注释行

10、，无特别意义标题或注释行，无特别意义k点的数目点的数目以字母以字母r开头表示开头表示k点是按倒格子坐标系点是按倒格子坐标系前三个数是前三个数是k点的坐标，最后一个数是相应点的坐标，最后一个数是相应k点的权重点的权重(下面共下面共5个个k点点)如果是以卡笛尔坐标系来写k点坐标，则第三行以字母c开头。 按四面体格式手动输入各个按四面体格式手动输入各个k点点(复杂，不推荐用复杂，不推荐用)example file 4 cartesian 0.0 0.0 0.0 1. 0.0 0.0 0.5 1. 0.0 0.5 0.5 2. 0.5 0.5 0.5 4. tetrahedra 1 0.1833333

11、33333333 6 1 2 3 4 标题或注释行，无特别意义k点的数目以字母c开头表示k点是按卡笛尔坐标系前三个数是k点的坐标，最后一个数是相应k点的坐标(下面共4个k点)当smearing方面采用的是四面体方法时，以字母t开头表示下面的是描述各个四面体的信息四面体的个数，每个四面体的体积权重每个四面体顶角的权重，每个四面体顶角k点坐标的序号当当smearing时不采用四面体方法，则时不采用四面体方法，则tetrahedra后面的内容不起作用后面的内容不起作用hou zhufeng11kpoints(2) 按按line模式手动输入各个高对称模式手动输入各个高对称k点点(用在计算能带中，用在计

12、算能带中，4.6以上版本支持以上版本支持)k along high symmetry lines 10 line-mode rec 0.00 0.00 0.00 ! gamma 0.50 0.50 0.00 ! x0.50 0.50 0.00 ! x 0.50 0.75 0.25 ! w0.50 0.75 0.25 ! w 0.00 0.00 0.00 ! gamma 标题或注释行，无特别意义标题或注释行，无特别意义每对高对称点之间产生每对高对称点之间产生10个个k点点以字母以字母l开头表示按开头表示按line模式产生模式产生k点点以字母以字母r开头表示开头表示k点按倒格子坐标系点按倒格子坐标

13、系每对高对称点的坐标。（共三对，表明沿着每对高对称点的坐标。（共三对，表明沿着gamma x w gamma计算能带）计算能带）如果是以卡笛尔坐标系来写k点坐标，则第四行以字母c开头。如何写出各种布拉菲格子对应的倒格子中的高对称点标记和坐标：如何写出各种布拉菲格子对应的倒格子中的高对称点标记和坐标：a)查空间群查空间群国际表国际表; b)用用xcrysden软件画出布里渊区，并选取高对称点。软件画出布里渊区，并选取高对称点。hou zhufeng12kpoints(3) 按按monkhorst-pack网格方法自动产生k点automatic mesh0auto10 标题或注释行，无特别意义标题

14、或注释行，无特别意义0表示自动产生表示自动产生k点点以字母以字母a开头表示完全自动以开头表示完全自动以点为中心产生点为中心产生k点点长度，间接确定了沿倒格子各方向上网格点的数目长度，间接确定了沿倒格子各方向上网格点的数目 完全自动的方式 (1)automatic mesh0gamma1010 10 0.0 0.0 0.0 完全自动的方式 (2)标题或注释行，无特别意义标题或注释行，无特别意义0表示自动产生表示自动产生k点点以字母以字母g开头表示按开头表示按m-p方法以方法以点为中心自动产生点为中心自动产生k点点确定沿倒格子各方向上网格点的数目确定沿倒格子各方向上网格点的数目对所按网格分割产生的

15、对所按网格分割产生的k点进行平移的量（这里不平移）点进行平移的量（这里不平移）第三行也可以字母m开头，则不以点为中心hou zhufeng13kpoints(4) 按按monkhorst-pack网格方法自动产生k点 完全自动的方式 (2) (续)automatic mesh0monkhorst-pack1010 10 0.5 0.5 0.5 完全自动的方式 (3)标题或注释行，无特别意义标题或注释行，无特别意义0表示自动产生表示自动产生k点点以字母以字母m开头表示按开头表示按m-p方法自动产生方法自动产生k点点确定沿倒格子各方向上网格点的数目确定沿倒格子各方向上网格点的数目对所按网格分割产生

16、的对所按网格分割产生的k点进行平移的量（这里不平移点进行平移的量（这里不平移)如果第三行以字母g开头，则以点为中心产生k点hou zhufeng14kpoints(5) 对六角晶系的结构，强烈推荐采用以对六角晶系的结构，强烈推荐采用以为中心按为中心按m-p网格产生网格产生k点点 k点网格大小点网格大小n1, n2, n3按倒格子基矢的长度进行合适的选取按倒格子基矢的长度进行合适的选取一般选取一般选取n1, n2和和n3为奇数，以便产生的为奇数，以便产生的k点包含了点包含了点点 设置不同的设置不同的n1,n2和和n3，看它们对总能的影响，以确定能保证一定，看它们对总能的影响，以确定能保证一定计算

17、精度的计算精度的k点数目点数目#/bin/shfor i in 3 5 7 9 11docat kpoints summarydonehou zhufeng15potcar 按按poscar文件中，每类原子的顺序把各类原子相应的赝文件中，每类原子的顺序把各类原子相应的赝势合并到同一个文件势合并到同一个文件(potcar)中。比如在中。比如在poscar中原中原子坐标按子坐标按si, o的顺序写出给原子的坐标，则到赝势库目录的顺序写出给原子的坐标，则到赝势库目录中使用下面的命令中使用下面的命令: zcat si/potcar.z potcar zcat o/potcar.z potcar 每类原

18、子的赝势类型每类原子的赝势类型(paw或超软或超软)一致一致 每类原子的赝势类型每类原子的赝势类型(交换关联交换关联)要与要与incar中交换关联设置中交换关联设置一致一致hou zhufeng16输出文件输出文件hou zhufeng17outcaroutcar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：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. = 32.92 222.17volume of cell : 65.84第一行给出体系的体积分别以

19、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。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

20、= -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。hou zhufeng18outcar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: 6.171330; 20.000000 electrons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

21、级。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/recip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。hou zhufeng19doscar对非自旋极化的，设置了对非自旋极化的，设置了rwigs和和lorbit=1或或2，11或或12(只对只对paw)2 2 1 0 0.1891678e+02 0.3768172e-09 0.3768172e-09 0.3768172e-09 0.500000

22、0e-15 1.00000000000000d-004 car lan 7.84401537 -16.51100092 301 1.85674053 1.00000000 -16.511 0.0000e+00 0.0000e+00 -16.430 0.0000e+00 0.0000e+00 .eminemax在在emin和和emax之间的点的数目之间的点的数目费米能级费米能级能量能量态密度态密度态密度积分值态密度积分值先是总的态密度先是总的态密度301行，接着是各个原子的球谐函数投影或分解的态密度行，接着是各个原子的球谐函数投影或分解的态密度(每个原子的也是每个原子的也是301行行).即即en

23、ergy s py pz px dxy dyz dz2 dxz dx2 tot对自旋极化的情况，设置了对自旋极化的情况，设置了rwigs和和lorbit，可以同类推：，可以同类推：energy s(up) s(down), 这些可以数据可以按各个原子取出，画分波态密度，或者直接通过这些可以数据可以按各个原子取出，画分波态密度，或者直接通过p4vasp来显示。来显示。hou zhufeng20doscardoscar给出了体系的电子态密度给出了体系的电子态密度(单位为单位为sates/ev.unit cell)和态密度和态密度积分的值积分的值(也就是电子数也就是电子数)。在计算时，需在在计算时，

24、需在incar文件中设置了文件中设置了rwigs以及以及lorbit(可选的可选的)只设置了只设置了rwigs的值的值: 对非自旋极化对非自旋极化2 2 1 0 0.1891678e+02 0.3768172e-09 0.3768172e-09 0.3768172e-09 0.5000000e-15 1.00000000000000d-004 car lan 7.84401537 -16.51100092 301 1.85674053 1.00000000 -16.511 0.0000e+00 0.0000e+00 -16.430 0.0000e+00 0.0000e+00 .eminemax

25、在在emin和和emax之间的点的数目之间的点的数目费米能级费米能级能量能量态密度态密度态密度积分值态密度积分值先是总的态密度先是总的态密度301行，接着是各个原子的行，接着是各个原子的s, p, d投影或分解的态密度投影或分解的态密度(每个原子的也是每个原子的也是301行行).即即energy s-dos p-dos d-dos对自旋极化的情况，只设置了对自旋极化的情况，只设置了rwigs：energy dos(up) dos(dwn) integrated dos(up) integrated dos(dwn)energy s-dos(up) s-dos(down) p-dos(up) p

26、-dos(dwn) d-dos(up) d-dos(dwn)hou zhufeng21chg和chgcar电荷密度文件，两者的格式、内容一样。给出了原胞基矢和原子位置，以及电荷密度文件，两者的格式、内容一样。给出了原胞基矢和原子位置，以及电荷密度电荷密度(r)*v的值等的值等. 当当lcharg=.false.时，时，chg*文件中无数据文件中无数据lan 5.32900000000000 0.000000 0.500000 0.500000 0.500000 0.000000 0.500000 0.500000 0.500000 0.000000 1 1direct 0.000000 0.0

27、00000 0.000000 0.500000 0.500000 0.500000 56 56 56 0.48995073152e+02 0.49141986100e+02 0.49542734834e+02 0.50083226401e+02 0.50592000474e+02 0.50865422427e+02 0.50697616547e+02 0.49910660506e+02 0.48380553212e+02 0.46055231054e+02 0.42962328993e+02 0.39206114637e+02 0.34954657491e+02 0.30419549263e+

28、02 0.25831206134e+02这一部分的数据和这一部分的数据和poscar的相同的相同fft 3维网格的值维网格的值电荷密度的值，按下面的格式写出来的：电荷密度的值，按下面的格式写出来的：用用vaspview软件可以直接显示它软件可以直接显示它hou zhufeng22eigenvalue静态或迟豫计算时，在计算最后输出的所有k点的kohn-sham本征值在md计算时，输出的是与contcar中的原子结构一致的预测波函数。 2 2 1 1 0.1891678e+02 0.3768172e-09 0.3768172e-09 0.3768172e-09 0.5000000e-15 1.00000000000000d-004 car lan 14 91 11 0.5000000e+00 0.0000000e+00 0.5000000e+00 0.1098901e-01 1 -13.8002 2 -12.9600 3 -12.9600 4 -10.1