VASP自旋轨道耦合计算错误汇总

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VASP自旋轨道耦合计算错误汇总

静态计算时，报错：

VERYBADNEWS!Internal内部errorinsubroutine子程序IBZKPT:

Reciprocal倒数的latticeandk-latticebelongtodifferentclassoflattices.Oftenresultsarestilluseful(48)

INCAR参数设置：

对策：根据所用集群，修改INCAR中NPAR。将NPAR=4变成NPAR=1，已解决！

错误：subspacematrix类错误

报错：静态和能带计算中出现警告：WARNING:Sub-Space-Matrixisnothermitian共轭inDAV

结构优化出现错误：

WARNING:Sub-Space-MatrixisnothermitianinDAV4-4.681828688433112E-002

对策：通过将默认AMIX=0.4，修改成AMIX=0.2（或0.3），问题得以解决。

以下是类似的错误：

WARNING:Sub-Space-Matrixisnothermitianinrmm-3.00000000000000

RMM:22-0.167633596124E+02-0.57393E+00-0.44312E-0113260.221E+00BRMIX:

veryseriousproblemstheoldandthenewchargedensitydifferoldchargedensity:28.00003new28.060930.111E+00

错误：

WARNING:Sub-Space-Matrixisnothermitianinrmm-42.5000000000000

ERRORFEXCP:suppliedExchange-correletiontableistoosmall,maximalindex:4794

错误：结构优化Bi2Te3时，log文件：

WARNINGinEDDIAG:subspacematrixisnothermitian1-0.199E+01

RMM:2000.179366581305E+01-0.10588E-01-0.14220E+007180.261E-01

BRMIX:veryseriousproblemstheoldandthenewchargedensitydifferoldchargedensity:56.00230new124.7039466F=0.17936658E+01E0=0.18295246E+01dE=0.557217E-02

curvature:0.00expectdE=0.000E+00dEforcontlinesearch0.000E+00

ZBRENT:fatalerrorinbracketing

pleasererunwithsmallerEDIFF,orcopyCONTCARtoPOSCARandcontinue

但是，将CONTCAR拷贝成POSCAR，接着算静态没有报错，这样算出来的结果有问题吗？

对策1：用这个CONTCAR拷贝成POSCAR重新做一次结构优化，看是否达到优化精度！

对策2：用这个CONTCAR拷贝成POSCAR，并且修改EDIFF（目前参数EDIFF=1E-6）,默认为10-4

错误：

WARNING:Sub-Space-MatrixisnothermitianinDAV1-7.626640664998020E-003

网上参考解决方案：

对策1：减小POTIM:IBRION=0，标准分子动力学模拟。通过POTIM控制步长。

POTIM：当IBRION=1,2或3时，是力的一个缩放常数（相当于确定原子每步移动的大小），默认值为0.5。

对策2：改IBRION=1，采用准牛顿算法来优化原子的位置。

原IBRION=2，采用共轭梯度算法来优化原子的位置

对策3：修改ISMEAR

对策4：换成CG弛豫（共轭梯度算法）IBRION=2(决定结构优化过程中，原子如何移动或弛豫)

IBRION=2离子是否运动，1不运动但做NSW外循环。0动力学模拟，1准牛顿法离子弛豫

2CG法离子弛豫，3采用衰减二阶运动方程离子弛豫，

INCARrelax中设置IBRION=2，未解决！

对策5：用的CG算符，出现的错误是CG算符不能算，在INCAR中加上IALG=Fast（电子优化采用blockedDavidson方法[IALGO=38:IALG=Normal]和RMM-DIIS算法[IALGO=48:IALG=Very_Fast]混合）试一试

设置：

初始值收敛值结果

AMIX=0.0100；BMIX=0.0001AMIX=0.01;BMIX=0.00计算无误

AMIX=0.1000；BMIX=0.0010AMIX=0.10;BMIX=0.00计算无误

AMIX=0.20;BMIX=0.01AMIX=0.20;BMIX=0.01计算无误

AMIX=0.2、BMIX=0.001AMIX=0.2、BMIX=0.001计算无误

AMIX=0.3、BMIX=0.1AMIX=0.3、BMIX=0.1计算无误

AMIX=0.4AMIX=0.40;BMIX=1.00静态log:WARNINGinEDDRMM:callto

ZHEGVfailed,returncode=63**,能带

一样

AMIX=0.02AMIX=0.02;BMIX=1.00计算无误

AMIX=0.1AMIX=0.10;BMIX=1.00静态log:WARNINGinEDDRMM:callto

ZHEGVfailed,returncode=63**,能带

一样

AMIX=0.3AMIX=0.30;BMIX=1.00静态log:WARNINGinEDDRMM:callto

ZHEGVfailed,returncode=63**,能带

一样

BMIX=0.0001AMIX=0.40;BMIX=0.00计算无误

以上参数设置，得到的能带图都一样，如下图:

综上：设置AMIX=0.2（或0.3）,BMIX默认（省事，等于1.0），可以保证计算过程无误。还需进一步调整其他参数，算出正确的能带。

警告：算1QL弛豫、静态、能带时，都有这个提醒：

ADVICETOTHISUSERRUNNINGVASP/VAMP(HEARYOURMASTERSVOICE...):Youhavea(moreorless)

smallsupercellandforsmallercellsitisrecommendedtousethereciprocal-spaceprojectionscheme!Therealspaceoptimizationisnotefficientforsmallcellsanditisalsolessaccurate...ThereforesetLREAL=.FALSE.intheINCARfile

对策：对于较小的晶胞（原子数小于20），设置LREAL=.FALSE.，计算结果比较确切。而对于较大的晶胞，设置LREAL=Auto，这样计算速度比较快。本体系含原子5个，INCAR中LREAL=Auto。设置所有INCAR中的

LREAL=.FALSE.，重新算一遍。

对于1QL2QL3QL原子数分别为5、10、15，LREAL=.False.

对于4QL5QL6QL原子数分别为20、25、30，LREAL=Auto

自旋轨道耦合计算时，静态和能带计算中出现的错误：

ERROR:noncollinearcalculationsrequirethatVASPiscompiledwithouttheflag-DNGXhalfand-DNGZhalf

分析：VASP手册中关于自旋轨道耦合计算的描述（翻译版）：

非线性计算和自旋轨道耦合：旋量是由GeorgKresse在VASP代码中引入的。这个代码是由DavidHobbs编写，用于处理非线性磁结构。自旋轨道耦合计算是由OlivierLebacqandGeorgKresse共同实现的。只有VASP4.5以上的版本才支持旋量的计算。

在INCAR中设置LNONCOLLINEAR=.TRUE.允许执行完全非线性磁结构的计算。VASP有能力读入之前非磁或非线性计算得到的WAVECAR和CHGCAR文件，然而它不可能扭转局域在指定原子处的磁场。

因此在实际操作中，我们推荐分两步执行非线性计算：

第一步，计算计算非磁性基态，产生WAVECAR和CHGCAR文件。

其次步，读入WAVECAR和CHGCAR文件，通过设置MAGMOM参数，提供初始的磁矩。对于非线性设置，在MAGMOM这一行，每个离子必需设置三个值。这三项分别对应每个离子在x,y,z方向的初始局域磁矩值。

MAGMOM=100010

这一行，给第一个原子赋予的初始磁矩值沿x方向，其次个原子的初始磁矩值沿y方向。

注意：只有在ICHARG=2（即不读入之前CHGCAR的状况）或者CHGCAR文件中只包含电荷但是不包括磁密度数据的状况（即之前那一步进行了非磁的计算）下，才需要通过MAGMOM设定初始磁矩值。

LSORBIT-tagSupportedasofVASP.4.5.

LSORBIT=.TRUE.只能用于PAW赝势，不能用于超软赝势。假使不考虑自选轨道耦合，则能量不依靠磁矩的方向，也就是说，旋转所有的磁矩以同一个角度，让它们拥有相等的能量。不考虑自选轨道耦合的时候，不需要定义自旋量子化坐标。开启自旋轨道耦合设置以下参数：

LSORBIT=.TRUE.

SAXIS=s_xs_ys_z(自旋量子化轴，默认值SAXIS=(0+,0,1))

GGA_COMPAT=.FALSE.!应用球面截断能到梯度场

其中SAXIS默认=(0+,0,1)（0+表示沿x轴方向一个无穷小的正数）。当需要计算亚meV能量尺度的微小能量差异（一般指磁各向异性计算的状况）时，需要设置GGA_COMPAT这个参数。现在所有关于坐标轴(Sx,Sy,Sz)的磁矩都给出来了，我们采用VASP中给出关于这个坐标轴所有磁矩和自旋状量子读写惯例。

这包括INCAR文件中的MAGMOM行，OUTCAR和PROCAR文件中的总和局域磁矩，WAVECAR文件中的类自旋轨道，CHGCAR文件中的磁密度。笛卡尔坐标系中的磁分量由以下等式得到：

axis

zaxisxzaxis

zaxisyxyaxis

zaxisyaxisxxmmmmmmmmmmm)cos()sin()sin()sin()cos()sin()cos()cos(*)sin()sin()cos()cos(ββαβααβαβααβ+-=++=+-=其中，maxis是外部可见的磁矩值，此处的α是SAXIS矢量(sx,sy,sz)和笛卡尔坐标x轴的夹角，β是SAXIS矢量和笛卡

尔坐标z轴的夹角,zyxxysssassa||tan,tan

22+==βα,以下等式得到逆变化：

zyxaxisyxaxiszyxaxismmmmmmmmmmmz

y

x

)cos()sin()sin()cos()sin()cos()sin()sin()sin()cos()cos()cos(βαβαβααβαβαβ++=+-=++=不难看出，默认值(sx,sy,sz)=(0+,0,1)，两个角度都是0，即β=0和α=0。在这种状况下，内部转换简单地等于外部地转换：axis

zzaxisyyaxisxxmmmmmm===,,，其次种重要的状况，是0=axisxm和0=axisym，在这种状况下：

222222/)(cos/)cos(*)sin(zyxzaxiszaxisxzyz

yzaxiszaxiszxssssmmmmssssmmmx++===

++==βαβ

因此现在磁矩是平行于SAXIS矢量。这样有两种方式去旋转自旋到任意方向，即通过改变初始的磁矩MAGMOM或改变SAXIS。为了给计算赋予平行于一个选定的矢量(x,y,z)的初始磁矩，可以通过设定（假定是单原子原胞）：MAGMOM=xyz!局域磁矩xyz

SAXIS=001!量子轴平行于z轴

或者

MAGMOM=00total_magnetic_moment!局域磁矩平行于SAXIS

SAXIS=xyz!量子轴平行于矢量(x,y,z)

两种设置都必需在一致能量的标准/辐射（原则、根源）场，但是要实现其次种方法，寻常更加确切。其次种方法，也允许读入之前存在的WAVECAR文件（由线性计算还是非线性计算产生的都可以），然后继续用一个不同的自旋方向计算。当读入一个非线性WAVECAR文件，自旋假定平行于SAXIS（因此VASP将仅仅输出一个z轴方向的磁矩）。推荐计算磁各项异性的步骤如下：

先做线性计算，得到一个WAVECAR和CHGCAR文件。

参与以下参数：

LSORBIT=.TRUE.

ICHARG=11!非自洽计算,读入CHGCAR

LMAXMIX=4!对于d电子元素设置LMAXMIX=4,f电子元素设置LMAXMIX=6

!在线性计算中，需要设置LMAXMIX

SAXIS=xyz!磁场的方向

NBANDS=2*线性计算能带数

GGA_COMPAT=.FALSE.!在梯度场中应用球面截断能

VASP读入WAVECAR和CHGCAR文件，将自旋量子轴对齐SAXIS矢量，这意味着现在磁场平行于SAXIS矢量，执行非线性计算。通过比较不同方向的能量，可以确定磁各向异性。请记住，原则上，在VASP中一个完全地自洽计算(ICHARG=1)也是有可能的，但是这种状况将会允许自旋波函数从它们的初始值旋转到平行于SAXIS矢量，直到获得正确的基态，也就是，直到磁矩平行于易磁化轴。实际操作中，这种旋转十分缓慢，直到自旋获得少量能量重新定位。因此，假使收敛标准太确切，完全地自洽计算可以得到一个比较合理的结果（我们试验过的几种自洽计算都没有问题。）要十分防备对称性。我们建议选择计算自旋轨道耦合时，完全关掉对称性(ISYM=0)。寻常会从一个自旋方向到另一个自旋方向k点的设置会发生改变，进而恶化转换的结果（假使k点改变WAVECAR将不会被正确地重新读取）。GGA_COMPAT寻常需要，应当被设置，由于磁各向异性能量寻常需要确切到亚meV数量级。

当计算自旋轨道耦合，特别是磁各向异性时寻常需要十分防备：能量差异十分小，k点的收敛冗长而且缓慢，需要花费大量的计算时间。此外，这一特征--尽管长期存在于VASP中--在最新的版本中仍旧存在，你可以尝试频繁地升级发现这一点。不敢保证，你的结果是有用的！此处根据README文件做了一个小小的总结：

20.11.2023:提出的GGA程序微弱的破坏了非正交体系晶胞的对称型。球面截断能应用于梯度及互逆空间中的所有中间结果。GGA引起的微弱的改变（寻常每个原子0.1meV），却对磁各项异性很重要。

05.12.2023:继续...现在VASP.4.6默认旧的行为GGA_COMPAT=.TRUE.，新的行为将可以通过在INACR中设置GGA_COMPAT=.FALSE.得到。

12.08.2023:主要的错误出现在symmetry.F和paw.F：非线性计算的对称性例程没有正确的执行。

假使你阅读了以上内容，就会意识到在VASP.4.6和VASP.5.2版本中进行非线性计算推荐设置GGA_COMPAT=.FALSE.，这样可以提升GGA计算的数值精度。

VASP:Non-collinearcalculationsandspinorbitcoupling:Spinors旋量wereincludedbyGeorgKresseintheVASPcode.Thecoderequiredforthetreatment处理ofnon-collinearmagneticstructureswaswrittenbyDavidHobbs,andspin-orbitcouplingwasimplemented实施、执行byOlivierLebacqandGeorgKresse.SpinorsareonlysupportedasofVASP.4.5.Subsections：分段、子章节、下一级栏目

LNONCOLLINEAR-tag

Supported支持asofVASP.4.5.

grepIBRIONOUTCAR

IBRION=2ionicrelax:0-MD1-quasi-New2-CG

设置ADDGRID=.True.InINCAR

设置IBRION=1inINCAR

错误：

internalERRORRSPHER:runningoutofbuffer00

1310

nonlr.F:OutofbufferRSPHER

得到的CONTCAR是空的！

结构优化出现错误：

Internal内部的、内在的ERRORRSPHER:runningoutofbuffer缓冲00

1310

nonlr.F:OutofbufferRSPHER

解决：将NPAR=1修改成4（或者2），问题得以解决。

分两步（scf非磁线性计算，bands读取CHGCAR、WAVECAR做非线性自旋轨道耦合计算），能带计算出错：ERROR:whilereadingWAVECAR,planewavecoefficients系数changed5728628837

Solution:Youhavetocontinuewiththeconverged收敛CHGCAR,becausemostprobably,youwillincrease增加/change改变thek-meshtogetadenser密集的、浓重的k-gridtocalculatetheDOSaccurately.Then,WAVECARwillnotbereadcorrectlybecausethewavefunction-coefficients波函数-系数arestored存储k-pointwise明智的concerning涉及theREADerrorofCHGCAR:pleasecheckwhethertheFFTmesheshavechanged.pleasemakesurethat

1)theCHGCARreallyisintheworkingdirectory目录atruntime运行时间

2)thefftmeshesofCHGCARarecompatible兼容的

Themainpointsisinthissentenceplanewavecoefficientschanged,IthinktheISMEARyouusedinscfandnoscfprocessisdifferent,therefore,theplanewavecoefficientschangedinthesetwoprocessisnotidentical完全一致的.YoucanfindthevaluesofNGXF,NGYFandNGZFintheCHGCARorOUTCARofthescf,andthenaddthesethreeparametersintheINCARofthenonscf.OK,theproblemisresolved.

在静态计算的CHGCAR或者OUTCAR中找到NGXF,NGYF和NGZF，将这些参数加到非静态计算的INCAR中：grepNGXFOUTCAR

dimensionx,y,zNGXF=64NGYF=64NGZF=840

supportgridNGXF=64NGYF=64NGZF=840

NGXF,Y,Zisequivalenttoacutoffof25.43,25.43,25.05a.u.

对策：在能带计算INCAR中参与NGXF=64NGYF=64NGZF=840

修改之后，bands中出现错误：

ERROR:noncollinearcalculationsrequirethatVASPiscompiledwithouttheflag-DNGXhalfand-DNGZhalf

解决：待解决!

网上经验：

noncollinearcalculationsrequirethatVASPiscompiledwithouttheflag-DNGXhalfand-DNGZhalf.

一、请参与SOC

1）INCAR中参与

LNONCOLLINEAR=.True.

LSORBIT=.True.

LORBMOM=.True.

ISYM=-1（？不对，ISYM取值0,1,2,3）

program.

IncreasingtheSYMPRECtagmeans,thatthepositionsinthePOSCARfilecanbelessaccurate.

Duringthesymmetryanalysis,VASPdetermines

?theBravaislatticetypeofthesupercell,

?thepointgroupsymmetryandthespacegroupofthesupercellwithbasis(staticanddynamic)-andprintsthenames

ofthegroup(spacegroup:only’family’),

?thetypeofthegeneratingelementary(primitive)cellifthesupercellisanon-primitivecell,

?all’trivialnon-trivial’translations(=trivialtranslationsofthegeneratingelementarycellwithinthesupercell)—neededforsymmetrisationofthecharge,

?thesymmetry-irreduciblesetofk-pointsifautomatick-meshgenerationwasused

andadditionallythesymmetryirreduciblesetoftetrahedraifthetetrahedronmethodwaschosentogetherwiththeautomatick-meshgenerationandofcoursealsothecorrespondingweights(’symmetrydegeneracy’),

?andtablesmarkingandconnectingsymmetryequivalentions.Thesymmetryanalysesisdoneinfoursteps:

?Firstthepointgroupsymmetryofthelattice(assuppliedbytheuser)isdetermined.

?Thentestsareperformed,whetherthebasisbreakssymmetry.Accordinglythesesymmetryoperationsareremoved.

?Theinitialvelocitiesarecheckedforsymmetrybreaking.

?Finally,itischeckedwheterMAGMOMbreaksthesymmetry.Correspondinglythemagneticsymmetrygroupisdetermined(VASP.4.4.4andnewerreleasesonly;ifyouuseolderversionpleasealsoseesection6.12).Theprogramsymmetrisesautomatically:

?Thetotalchargedensityaccordingtothedeterminedspacegroup

?Theforcesontheionsaccordingtothedeterminedspacegroup.

?Thestresstensoraccordingtothedeterminedspacegroup

Whyissymmetrisationnecessary:WithinLDAthesymmetryofthesupercellandthechargedensityarealwaysthesame.

Thissymmetryisbroken,becauseasymmetry-irreduciblesetofk-pointsisusedforthecalculation.

Torestorethecorrectchargedensityandthecorrectforcesitisnecessarytosymmetrisethesequantities.

It