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VASP功能与使用

2024-11-15 · 10 min read · by GUMP

VASP功能与使用

VASP 的基本输入文件有INCAR、POTCAR、POSCAR 和KPOINTS,这些是VASP计算必不可少的输入文件。

其中,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。

INCAR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:ISTARTICHARG

定义价电子部分如何驰豫:

  • 截断能设置:ENCUT
  • 电子部分优化的方法:ALGO
  • 自洽迭代步数和收敛标准:NELMNELMINNELMDLEDIFF

定义离子芯部分如何驰豫:

  • 离子如何移动以及步长和步数:IBRIONNFREEPOTIMNSW
  • 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:ISMEARSIGMA
  • 计算态密度时能量范围和点数:EMINEMAXNEDOS
  • 计算分波态密度的参数:RWIGSLORBIT

其他:

  • 计算精度控制:PREC
  • 磁性计算:ISPINMAGMOM
  • 交换关联函数:GGA
  • 计算ELF和总的局域势:LELFLVTOT
  • 结构优化参数:ISIF

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POTCAR 又称赝势文件,赝势库中的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),目前主流的计算一般都是用PBE即paw pbe文件夹中的PAW-GGA-PBE泛函

POTCAR 文件中应该包含计算的全部元素,且按照POSCAR中的元素顺序排列例如我们在计算水分子时,若POSCAR中的元素顺序为H、O,那么我们可以在LINUX系统下使用命令:cat POTCAR H POTCAR O>POTCAR

将H和O的赝势文件合并到同一个势文件POTCAR中

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POSCAR

POSCAR 文件是必须的 VASP 输入文件。 它是一个纯文本文件,至少包含晶格几何和离子位置。 也可选择在此提供分子动力学模拟的起始速度。 该文件与 VASP 输出文件 CONTCAR 格式相同。 创建 POSCAR 文件通常是 VASP 支持的研究的起点。 它可以手动编写,也可以从提供 POSCAR 文件格式下载的各种在线资料和晶体学数据库中获取。

VASP软件包的基本特点

  1. 平面波基矢:
    • 周期性边界条件
  2. 基于赝势的密度泛函计算:
    • 内层电子波函数不被化学成键所影响
  3. 系统全面的泛函与固体材料计算功能:
    • 主流的固体材料计算软件包

VASP功能一览

  1. 能量计算:
    • 相稳定性,相图
    • 缺陷形成能
    • 电化学电压曲线/反应自由能
    • 表面/界面稳定性分析力学性能
  2. 动力学计算:
    • 过渡态计算
    • 反应路径预测
    • 分子动力学计算
    • 晶格动力学计算
  3. 电子态计算:
    • 成键分析
    • 态密度,能带结构
    • 氧化还原反应电子转移
    • 极化与磁性分析电子激发态分析

VASP软件包的缺陷

VASP不擅长的计算类型

  1. 不适合大空间,大量原子的计算模拟。
  2. 不适合高分子,有机物,中大型团簇等非周期性结构计算。
  3. 不适合长时间的分子动力学模拟。
  4. 不适合大尺度缺陷(位错,断裂,无定型晶界)

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VASP基本输入文件

POSCAR:

  1. 晶格的基矢与原子排布。
  2. 原子的成分与种类
  3. Selective dynamics 设置
  4. 原子移动信息。

INCAR:

  1. 计算类型设定(结构优化,自1.洽,非自洽)
  2. 计算泛函选取。
  3. 模型参数设定。
  4. 文件输入输出设定。
  5. 并行设定。

KPOINTS:

  1. 布里渊区网格(K点)选取

POTCAR:

  1. 赝势文件。
  2. POTCAR,POTCAR SV,POTCARpV,POTCAR d,POTCAR GW等等。

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