结构优化又叫结构弛豫（structure relax），是指通过对体系的坐标进行调整，使得其能量或内力达到最小的过程，与动力学退火不同，它是一种在０Ｋ下用原子间静力进行优化的方法。可以认为结构优化后的结构是相对稳定的基态结构，能够在实验之中获得的几率要大些（当然这只是理论计算的结果，必须由实验来验证）。

一般要做弛豫计算，需要设置弛豫收敛标准，也就是告诉系统收敛达成的判据（convergence break condition)，当系统检测到能量变化减小到一个确定值时例如EDIFFG=1E-3时视为收敛中断计算，移动离子位置尝试进行下一步计算。EDIFFG这个值可以为负，例如EDIFFG=-0.02，这时的收敛标准是当系统发现所有离子间作用力都小于给定的数值，如０.０２eV/A时视为收敛而中断。

弛豫计算主要有两种方式：准牛顿方法(quasi-Newton RMM-DIIS)和共轭梯度法(CG)两种。准牛顿方法计算速度较快，适合于初始结构与平衡结构（势能面上全局最小值）比较接近的情况，而CG方法慢一些，找到全局最小的可能性也要大一些。选择方法为IBRION=1时为准牛顿方法而IBRION=2时为CG方法。

结构优化也叫结构迟豫。是指对整个输入体系的坐标进行调整，得到一个相对稳定的基态结构。结构优化分原子迟豫和电子迭代两个嵌套的过程，每次计算中都进行原子迟豫和电子迭代计算（电子迭代嵌套在原子迟豫中），达到原子迟豫收敛标准时进行下一步计算，直到达到自动中断或者最大原子迟豫步数。（通常以前后两次总自由能之差或 原子所受最大的力 作为原子迟豫的收敛标准，电子自洽迭代计算以总能作为收敛标准，默认为10-4，因电子迭代的嵌套特性，以及电子迭代和原子迟豫的收敛速度不同，最终以原子迟豫最大步数作为强制停止参数）

通过结构优化使体系达到相对稳定结构，因此可以得到体系的总能量（哪个能量？？）、晶体结构参数（可以得到包括晶格常数、结合能等）

同时得到CONTCAR（离子迟豫时，每步移动后的体系的晶格参数，和POSCAR内容相同。因此结构优化完成后，要使用输出的优化CONTCAR拷贝成POSCAR进行下一步的静态自洽计算，对电子结构做进一步调整 ）

导入.cif文件，用vaspkit产生POSCAR

根据.cif文件生成POSCAR

• vaspkit→1→105

关键字解释：

• SYSTEM：作业名
• ISTART：
  • 0：从头开始计算
  • 1：连续计算，有上一步的计算
• ICHARG：控制晶体的电荷密度
  • 2：从孤立原子获得（球形电荷密度）
  • 从上一步计算所获得的电荷密度
• LWAVE：控制波函数的写入
• LCHARG：控制波函数的写入
• NWRITE：控制程序输出的详细程度
  • 1：普通输出
  • 2：详细输出
• ENCUT：截断能，vasp计算过程中，对波函数进行平面波展开的最大动能。在进行晶体结构（三维晶体）优化，需要将参数取到ENMAX的1.3倍以上，ENMAX在赝势文件POTCAR中
• ALGO：电子自洽迭代所需算法
  • F：采用Davison和RMM混合算法
• LDIAG：控制计算过程中，子空间是否对角化
• NELM：控制电子自洽迭代的最大步数
• NELMIN：控制电子自洽迭代的最小步数
• NELMDL：控制电子自洽迭代之前，进行预收敛的非自洽的步数
• EDIFF：电子自洽迭代的能量收敛精度
• ISPIN：控制自旋
  • 1：一种自旋
  • 2：两种自旋
• LMAXPAW：计算过程中最大角动量=2*最大角动量
• LMAXMIX：计算过程中最大角动量=2*最大角动量
• ADDGRID：电荷密度缀加。在NGXF这样的fine网格基础上，叠加第三个网格，在这个网格上进行电荷密度缀加，精细度可以达到fine网格的8倍以上
• ISMEAR：控制单电子轨道占据
  • 0：高斯占据，高斯函数表示单电子轨道的占据
• SIGMA：单电子轨道热展宽，考虑一种电子熵的贡献，半导体和绝缘体取到0.1以下，金属0.1~0.2
• GGA：控制交换关联泛函
  • PE：晶体结构优化常用的PBE泛函
• IVDW：范德华修正
  • 11：对体系进行Grimme的第三版本的范德华修正
• IBRION：控制离子弛豫的算法
  • 2：共轭梯度算法（初始结构不太好的情况，收敛比较冒进，收敛速度快）
• POTIM：控制离子弛豫的单步步长
• NSW：控制离子弛豫的最大步数
• ISIF：控制离子弛豫过程中，晶胞的应力张量是否计算
  • 3：充分弛豫，即弛豫离子的位置，又弛豫晶胞的形状和体积
  • 2：不计算晶胞应力张量，仅弛豫离子位置，不弛豫晶胞体积和形状
• ISYM：控制对称性
  • 0：关掉对称性
  • 2：对称性约束
• EDIFFG：控制离子弛豫的受力收敛精度
  • -0.01：0.01eV/A
• PREC：
  • A：精确的计算

pv赝势：

• 不仅仅把最外层的s电子以及d壳层的d电子作为价态来处理，把p壳层的电子作为价态来处理

输出文件

CHG和CHGCAR：电荷密度展示和计算的电荷文件

CONTCAR：结构优化获得的结构文件

DOSCAR：存放的态密度数据文件

EIGENVAL：绘制能带所需的本征值数据

IBZKPT：程序自动产生的布里渊去k点

OSIZCAR：每一个离子步和电子步的收敛信息

OUTCAR：总体的输出文件

PCDAT：对关联式文件，对于分子动力学计算有用

WAVECAR：存放体系的波函数

XDATCAR：存放结构优化的结构轨迹

step2

step1产生的CONTCAR改为POSCAR

ISIF改为2

三维晶体结构修正可以一步获得

• ISIF：3（充分弛豫）
• ISYM：2（对称性约束）
• POTIM：0.3（由于共轭梯度算法比较冒进，减小结构优化的单步步长）