VASP计算前的各种测试.doc-资料库

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（计算前的）验证一、检验赝势的好坏：（一）方法：对单个原子进行计算；（二）要求：1、对称性和自旋极化均采用默认值； 2、ENCUT 要足够大； 3、原胞的大小要足够大，一般设置为 15 Å足矣，对某些元素还可以取得更小一些。（三）以计算单个 Fe 原子为例： 1、INCAR 文件： SYSTEM = Fe atom ENCUT = 450.00 eV NELMDL = 5 ISMEAR = 0 SIGMA=0.1 ! make five delays till charge mixing，详细意义见注释一 2、POSCAR 文件： 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.00 atom 15.00 1.00 0.00 0.00 1 Direct 0 0 0 3、KPOINTS 文件：（详细解释见注释二。） Automatic 0 Gamma 1 1 1 0 0 0 4、POTCAR 文件：（略）注释一：关键词“NELMDL”: A）此关键词的用途：指定计算开始时电子非自洽迭代的步数（即 NELMDL gives the number of non-selfconsistent steps at the beginning），

目的是 make calculations faster。“非自洽”指的是保持 charge density 不变，由于 Charge density is used to set up the Hamiltonian, 所以“非自洽”也指保持初始的哈密顿量不变。 B）默认值（default value）: NELMDL = -5 (当 ISTART=0, INIWAV=1, and IALGO=8 时) NELMDL = -12 (当 ISTART=0, INIWAV=1, and IALGO=48 时) NELMDL = 0 (其他情况下) NELMDL might be positive or negative. A positive number means that a delay is applied after each ionic movement -- in general not a convenient option. （在每次核运动之后） A negative value results in a delay only for the start-configuration. （只在第一步核运动之前） C）关键词“NELMDL”为什么可以减少计算所需的时间？ Charge density is used to set up the Hamiltonian, then the wavefunctions are optimized iteratively so that they get closer to the exact wavefunctions of this Hamiltonian. From the optimized wavefunctions a new charge density is calculated, which is then mixed with the old input-charge density. A brief flowchart is given below.（参自 Manual P105 页）一般情况下，the initial guessed wavefunctions 是比较离谱的，在前 NELMDL 次非自洽迭代过程中保持 charge density 不变、保持初始的哈密顿量不变，只对 wavefunctions 进行优化，在得到一个与 the exact

wavefunctions of initial Hamiltonian 较为接近的 wavefunctions 后，再开始同时优化 charge density。这样一来，计算时间要比一开始就同时优化 charge density 和 wavefunctions 短得多。注释二：为什么这里只需要一个 k 点？ For atoms and molecules, the Bloch theorem does not apply, hence there is no need to use more than one single k-point. When more k-points are used, only the interaction between the atoms (which should be zero) is described more accurately. （三）计算任务执行方法：输入：vasp （四）赝势好的判断标准：计算得到的 OUTCAR 文件中的“energy without entropy”能量值在 0.001～0.01 eV 之间。

二、筛选合适的 ENCUT 大小：（一）输入文件： 1、用脚本程序 optencut.sh 代替 INCAR 文件： rm WAVECAR for i in 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 do cat > INCAR <> comment done 2、POSCAR 文件： bcc Fe 2.866 1.00 0.00 0.00 2 Direct 0 0.5 0.5 0.5 0 0 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.00 3、KPOINTS 文件： Automatic generation 0 Monkhorst-Pack 9 0.0 0.0 0.0 9 9 4、POTCAR 文件：（略）（二）计算任务执行方法：输入：dos2unix optencut.sh bash optencut.sh （三）判别标准：计算完成后得到 comment 文件，它列出了在每个 ENCUT 时计算得到的相应的总能，只要总能变化在 0.001 eV 左右就足够了。

三、选择合适的 k 点数目：（一）输入文件： 1、INCAR 文件： SYSTEM = bcc Fe ENCUT = 450.00 eV ISTART = 0 ; ICHARG = 2 ISMEAR = -5 PREC = Accurate 2、POSCAR 文件： bcc Fe 2.866 1.00 0.00 0.00 2 Direct 0 0.5 0.5 0.5 0 0 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.00 3、用脚本程序 optkpoints.sh 代替 KPOINTS 文件： rm WAVECAR for i in 5 7 9 11 13 15 do cat > KPOINTS <> comment done 4、POTCAR 文件：（略）（二）计算任务执行方法：输入：dos2unix optkpoints.sh bash optkpoints.sh （三）判别标准：计算完成后得到 comment 文件，它列出了在 k 点数目与总能的对应值，只要总能变化在 0.001 eV 左右就非常足够了。

四、优化选择合适的 SIGMA 值（展宽σ值）：（一）为什么要优化 SIGMA 值？若展宽σ太小，则计算难以收敛；若展宽σ太大，则会产生多余的熵(entropy)，因此必须选择合适的σ值。(Too large smearing-parameters might result in a wrong total energy, small smearing parameters require a large k-point mesh.) （二）ISMEAR 和 SIGMA： 1、ISMEAR 和 SIGMA 这两个关键词要联合起来使用，前者用来指定 smearing 的方法，后者用来指定 smearing 的展宽—— σ值。 2、ISMEAR 和 SIGMA 的默认值分别为 1 和 0.2。 3、ISMEAR 可能的取值为-5，-4，-3，-2，-1，0，N (N 表示正整数)： ISMEAR＝-5，表示采用 Blochl 修正的四面体方法； ISMEAR＝-4，表示采用四面体方法，但是没有 Blochl 修正； ISMEAR＝-1，表示采用 Fermi-Dirac smearing 方法； ISMEAR＝0，表示采用 Gaussian smearing 方法； ISMEAR＝N，表示采用 Methfessel-Paxton smearing 方法，其中 N 是表示此方法中 and 的阶数，一般情况下 N 取 1 或 2, 但是 In most cases leads to very similar results。 4、σ值一般在 0.1～0.3 eV 范围内。 5、ISMEAR 取值的一些经验：（1）一般说来，无论是对何种体系，进行何种性质的计算，采用 ISMEAR＝0 并选择一个合适的 SIGMA 值，都能得到合理的结果。（2）在进行静态计算（能量单点计算, no relaxation in metals）或态密度计算且 k 点数目大于 4 时，取 ISMEAR＝-5。（3）当原胞较大而 k 点数目较小（小于 4 个）时，取 ISMEAR＝0，并选择一个合适的 SIGMA 值。(if the cell is too large (or if you use only a single or two k-points) use ISMEAR=0 in combination with a small SIGMA=0.05) （4）对半导体或绝缘体，不论是静态还是结构优化计算，都取 ISMEAR＝-5。(Mind: Avoid to use ISMEAR>0 for semiconductors and insulators, since it might cause problems. For insulators use ISMEAR=0 or ISMEAR=-5.) （5）对金属体系(for relaxations in metals)，取 ISMEAR＝1 或 2，并选择一个合适的 SIGMA 值。（三）当采用 ISMEAR＝0 或 N 时，如何优化选择合适的 SIGMA 值？（以 bcc Fe 为例） 1、用脚本程序 optsigma.sh 代替 INCAR 文件：

rm WAVECAR for i in 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 do cat > INCAR <> comment done 2、POSCAR 文件： bcc Fe 2.866 1.00 0.00 0.00 2 Direct 0 0.5 0.5 0.5 0 0 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.00 3、KPOINTS 文件： Automatic generation 0 Monkhorst-Pack 9 0.0 0.0 0.0 9 9 4、POTCAR 文件：（略）（四）计算任务执行方法：输入：dos2unix optsigma.sh bash optsigma.sh （五）判断标准：熵(entropy)越小越好，选择 entropy T*S EENTRO 值中最小的那个所对应的 SIGMA。( SIGMA should be as large as possible keeping the difference between the free energy and the total energy (i.e. the term 'entropy T*S') in the OUTCAR file negligible (1 meV/atom).)

（五）注意： 1、当 k 点的数目发生变化后，要重新优化选择 SIGMA 值。

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