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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 atomENCUT = 450.00 eVNELMDL = 5 ! make five delays till charge mixing，详细意义见注释一ISMEAR = 0SIGMA=0.12、POSCAR文件：atom15.001.00 0.00 0.000.00 1.00 0.000.00 0.00 1.001Direct0 0 03、KPOINTS文件：（详细解释见注释二。
）AutomaticGamma1 1 10 0 04、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, INIWA V=1, and IALGO=8时)NELMDL = -12 (当ISTART=0, INIWA V=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 ionicmovement -- 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 exactwavefunctions of initial Hamiltonian较为接近的wavefunctions后，再开始同时优化charge density。
重庆大学化学化工学院《结构化学》实验报告姓名学号：年级专业：指导老师：重庆大学化学化工学院2013年12月21日实验一利用量子化学计算软件验证分子轨道理论和判断分子点群一、主要仪器设备及软件1、仪器：用于计算的计算机。
2、软件：gviewA、建模软件(1) Chemoffice是一款广受化学学习、研究者好评的化学学习工具。
(2) GaussView 主要功能有创建三维分子模型，计算任务设置全面支持Gaussian 计算，和显示Gaussian计算结果等。
B、计算软件：(1) Gaussian:量子化学领域最著名和应用最广泛的软件之一，由量子化学家约翰波普的实验室开发，可以应用从头计算方法、半经验计算方法等进行分子能量和结构；过渡态能量和结构；化学键及反应能量；分子轨道；偶极矩；多极矩；红外光谱和拉曼光谱，核磁共振，极化率和超极化率，热力学性质，反应路径等分子相关计算。
(2) Materials Studio：是ACCELRYS 公司专门为材料科学领域研究者所涉及的一款可运行在PC上的模拟软件。
(3) V ASP是使用赝势和平面波基组，进行第一定律分子动力学计算的软件包。
(4) Gamess-US: 由于免费与开放源码，成为除Gaussian以外，最广泛应用的量子化学软件，目前由Iowa State Uinversity的Mark Gorden 教授的研究组主理。
(5) CASTEP:是由密度泛函理论为基础的计算程式所组成，同时采用平面波(plane wave)为基底处理波函数，可针对具有周期性的固态材料表面进行化学模拟计算。
(6) ATK：是由丹麦公司QuantumWise A/S开发的一款通用的电子态结构计算软件。
其他量子化学计算软件目前，除了上面提到的几版著名量子化学计算软件之外，还有大量商业和免费的量子化学计算软件，其中绝大部分是从事量子化学或计算化学研究的实验室自行开发的，此外，一些著名的大型化学软件如HyperChem、Chem3D、Sybyl 等，也包含有量子化学计算包。
实验报告实验总结范文(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--实验报告实验总结范文学生实验实习报告册学年学期：2019-2020学年o春o秋学期课程名称：课程设计（小型软件系统）学生学院：理学院专业班级：学生学号：60学生姓名：联系电话：指点教师：总评成绩：**邮电大学教务处制课程设计（小型软件系统）要求通过本课程设计，了解当代计算材料学之材料设计和计算及摹拟的理论基础、发展历程。
初步掌握LINUX系统的基本操作、脚本编写。
熟习经常使用的材料计算软件的使用，并能够通过摹拟计算，取得常见的简单晶体结构的几何和电子性质。
具体要求：1.通过前期的课程学习和网络调研，了解第1性原理计算的理论基础；2.通过课程学习和实践操作，初步掌握LINUX系统的基本操作；3.学会根据实验测试数据（如XRD、TEM等），利用FINDIT软件取得已知材料体系的晶体结构；4.学会利用VESTA、MATERIALSSTUDIO、UEDIT等软件对晶体结构进行查看、结构调理，终究准确取得初始计算模型；5.学会利用VIENNAAB-INITIOSIMULATIONPACKAGE（简称VASP）软件，取得晶体结构稳定构型、电荷密度散布、电子态密度、能带结构、声子谱、结合能等；6.学会利用P4VASP、ORIGIN等软件进行数据转换和作图；7.能够利用所学的《量子力学》、《固体物理》、《半导体物理学》知识，分析晶体结构、电荷密度散布、电子态密度和能带结构。
实验名称系统建模与仿真实验课程编号A2110260实验地点SL110实验时间⑹.191、课程设计目的：目的：通过本课程设计，了解当代计算材料学之材料设计和计算及摹拟的理论基础、发展历程。
初步掌握LINUX系统的基本操作、脚本编写。
熟习经常使用的材料计算软件的使用，并能够通过摹拟计算，取得常见的简单晶体结构的几何和电子性质。
2、课程设计使用的仪器、软件：仪器：计算机。
V ASP 学习教程太原理工大学量子化学课题组2012/5/25 太原目录第一章LINUX命令 (1)1.1 常用命令 (1)1.1.1 浏览目录 (1)1.1.2 浏览文件 (1)1.1.3 目录操作 (1)1.1.4 文件操作 (1)1.1.5 系统信息 (1)第二章SSH软件使用 (2)2.1 软件界面 (2)2.2 SSH transfer的应用 (3)2.2.1 文件传输 (3)2.2.2 简单应用 (3)第三章VASP的四个输入文件 (3)3.1 INCAR (3)3.2 KPOINTS (4)3.3 POSCAR (4)3.4 POTCAR (5)第四章实例 (5)4.1 模型的构建 (5)4.2 VASP计算 (8)4.2.1 参数测试 (8)4.2.2 晶胞优化(Cu) (13)4.2.3 Cu(100)表面的能量 (2)4.2.4 吸附分子CO、H、CHO的结构优化 (2)4.2.5 CO吸附于Cu100表面H位 (4)4.2.6 H吸附于Cu100表面H位 (5)4.2.7 CHO吸附于Cu100表面B位 (6)4.2.8 CO和H共吸附于Cu100表面 (7)4.2.9 过渡态计算 (8)第一章Linux命令1.1 常用命令1.1.1 浏览目录cd: 进入某个目录。
如：cd /home/songluzhi/vasp/CH4 cd .. 上一层目录；cd / 跟目录；ls: 显示目录下的文件。
注：输入目录名时，可只输入前3个字母，按Tab键补全。
1.1.2 浏览文件cat：显示文件内容。
如：cat INCAR如果文件较大，可用：cat INCAR | more (可以按上下键查看) 合并文件：cat A B > C (A和B的内容合并，A在前，B在后) 1.1.3 目录操作mkdir：建立目录；rmdir：删除目录。
如：mkdir T-CH3-Rh1111.1.4 文件操作rm：删除文件；vi：编辑文件；cp：拷贝文件mv：移动文件；pwd：显示当前路径。
VASP计算的理论及实践总结一、赝势的选取二、收敛测试1、VASP测试截断能和K 点2、MS测试三、结构弛豫四、VASP的使用流程（计算性质）1、VASP的四个输入文件的设置2、输出文件的查看及指令3、计算单电能(1) 测试截断能(2) 测试K点4、进行结构优化5、计算弹性常数6、一些常用指令一、赝势的选取VASP赝势库中分为：PP和PAW两种势，PP又分为SP（标准）和USPP（超软）。
交换关联函数分为：LDA（局域密度近似）和GGA（广义梯度近似）。
GGA 又分为PW91和PBE。
在VASP中，其中pot ,pot-gga是属于超软势（使用较少）。
Paw, paw-pbe ,和paw-gga是属于PAW。
采用较多的是PAW-pbe 和PAW-gga。
此外vasp 中的赝势分为几种，包扩标准赝势(没有下标的)、还有硬（harder）赝势(_h)、软（softer）赝势(_s), 所谓的硬（难以赝化），就是指该元素原子的截断动能比较大，假想的势能与实际比较接近，计算得到的结果准确，但比较耗时，难以收敛。
软（容易赝化），表示该元素原子的截断动能比较小，赝势模型比较粗糙，但相对简单，可以使计算很快收敛（比如VASP开发的超软赝势）。
即硬的赝势精度高，但计算耗时。
软的精度低，容易收敛，但节省计算时间。
另一种情况：如Gd_3，这是把f电子放入核内处理，对于Gd来说，f电子恰好半满。
所以把f电子作为价电子处理的赝势还是蛮好的（类似还有Lu，全满）。
（相对其他的4f元素来说，至于把f电子作为芯内处理，是以前对4f元素的通用做法。
计算结果挺好）常用的做法是：用两种赝势测试一下对自己所关心的问题的影响情况。
在影响不大的情况下，选用不含4f电子的赝势（即后缀是3），一来减少计算量，二来避免DFT对4f电子的处理。
【1.赝势的选择：vasp的赝势文件放在目录~/vasp/potentials 下，可以看到该目录又包含五个子目录pot pot_GGA potpaw potpaw_GGA potpaw_PBE ，其中每一个子目录对应一种赝势形式。
VASP计算前的验证在进行VASP计算之前，我们通常需要进行一些验证来确保计算结果的准确性和可靠性。
这些验证的目的是确保我们选取了正确的初始结构、参数和计算方法，并评估计算方案的可行性。
下面是一些常见的验证步骤：1.结构优化验证：首先，需要对所研究体系的初始原子结构进行结构优化。
我们可以使用实验得到的结构或者其他第一性原理计算方法得到的结构作为初始结构，然后使用VASP进行结构优化。
优化的目标是使得系统的总能量降到最低，找到能量最稳定的体系结构。
这一步骤通常使用DFT（密度泛函理论）计算方法和初始的波函数和电荷密度。
2.能带结构验证：在结构优化结束后，我们可以通过计算体系的能带结构来验证计算的准确性。
能带结构可以展现材料的带隙、导带和化合物的本质。
我们可以在不同的路径上计算和绘制能量对动量的关系图来得到能带结构。
这一验证步骤可以帮助我们理解材料的电子结构和导电性质。
3.力学性质验证：VASP也可以计算材料的力学性质，例如弹性常数、杨氏模量和泊松比等。
在进行这类计算之前，我们需要确保所选择的结构是力学稳定的，并且在加压或应变下仍然保持稳定。
因此，在进行这类计算之前，我们需要对原子结构进行弛豫以优化晶格参数和原子位置，以获得稳定的体系结构。
然后，通过施加应力或应变来计算材料的力学性质。
4.衬底效应验证：对于表面或界面材料的计算，我们通常需要考虑衬底的影响。
通过将材料结构嵌入到一个有无限大尺寸的衬底中并进行计算，我们可以模拟实验条件下的表面或界面材料。
这涉及到对衬底的初始结构进行结构优化，并确保表面或界面层的材料是稳定的。
5.收敛测试：在以上验证步骤完成后，我们还需要进行VASP计算的收敛测试。
这是为了确定所选择的计算参数是否足够可靠和准确。
我们可以通过改变计算参数，如平面波截断能、k点网格密度和电子自洽迭代收敛标准等，来测试计算结果的稳定性和收敛性。
通过逐步增加计算参数的精度，直到得到满意的结果为止。
V ASP的个人经验手册使用V ASP的个人经验手册侯柱锋厦门大学物理系2004届博士E-mail: zhufhou@ 2004/06/22 本手册纯属个人使用V ASP后的心得和经验总结，版权属于本手册的作者及厦门大学物理系计算物理实验室。
未经许可，不准在网上传阅。
文中提到的一些小程序，可以提供使用。
在参考的过程，如遇到不清楚或含糊的地方，可以参考V ASP的英文manual或email给我。
如认为本手册某些地方需要更正或修改的，请email给我。
当在使用V ASP的过程中遇到问题，也可以email给我，大家一起学习V ASP 的使用，挖掘和掌握V ASP强大的功能。
本手册参考了V ASP的英文manual、的报告以及从internet网上收集的资料。
本手册大致有以下几个内容：A程序的编译“?A V ASP的主要输入文件OA V ASP的主要输出文件lA参数设置与选择的技巧A材料基态性质的计算方法和步骤ZA材料磁性性质的计算μA表面体系的计算”aAtools中小程序的说明A半导体中的缺陷和杂质问题十、如何进行分子动力学模拟十一、强关联体系的计算(LDA+U或GGA+U) 一、程序的编译声明：本实验室购买的是版本，所属本实验室的成员以及经过朱梓忠教授同意使用的合作者必须遵守该软件的使用协议，注意V ASP软件的版权问题，严禁私下发布或传播本实验室购买的V ASP源代码和赝势库以及编译V ASP得到的可执行代码。
1下面以编译版本为例，编译更新的版本、和的步骤与此相同。
1、所需文件和程序V ASP源代码：和数学库：LAPACK和BLAS (/)，或mkl，或ATLAS (/) 或Lib GOTO (/users/flame/goto/) Fortran编译器：PGI fortran 至少以上版本(/)，或Intel的ifc (以上版本是ifort, /software/products/compilers/flin/)，前者可以从网站上下载到15天的试用版本，后者可以从网站下载到的版本。
（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 atomENCUT = 450.00 eVNELMDL = 5 ! make five delays till charge mixing，详细意义见注释一ISMEAR = 0SIGMA=0.12、POSCAR文件：atom15.001.00 0.00 0.000.00 1.00 0.000.00 0.00 1.001Direct0 0 03、KPOINTS文件：（详细解释见注释二。
）AutomaticGamma1 1 10 0 04、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, INIWA V=1, and IALGO=8时)NELMDL = -12 (当ISTART=0, INIWA V=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 ionicmovement -- 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 exactwavefunctions of initial Hamiltonian较为接近的wavefunctions后，再开始同时优化charge density。
VASP常规计算测试报告黄孙超（897091619@）PhD of UOW, Australia以下只是测试内容不能保证正确可靠一、手动晶格常数优化体系为FCC的硅，具体参数设置如下：INCAR文件：System= fcc si #此行（第一行）为注释行，它的值对VASP计算没有影响。
ISTART=0; ICHARG=2 #这两个参数的作用类似，因此放在同一行。
ISTART=0和ICHARG=2表示开启一个新任务。
ENCUT=240 #截断能的大小，一般设置为1.3倍ENMAX，此处约等于ENMAX。
ENMAX的值可由命名grep ENMAX POTCAR获得。
ISMEAR=0; SIGMA=0.1 ！注意：该颜色（蓝色）字体表示某文件的内容，黑色字体为注释字体不要写到文件中，如INCAR文件的第一行只是System=fcc siKPOINTS文件：K-POINTSM #产生KPOINTS方法，非六角结构建议用Monkhorst，六角结构用Gamma，VASP只读取第一个字母，所以只写M就行。
11 11 110 0 0POTCAR 文件从势函数库中获得。
POSCAR由脚本控制文loop.sh件产生，脚本的内容如下：#! /bin/bashrm eosfit.txt #删除以前存在的eosfit.txt 文件rm WAVECARfor i in 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3; docat >POSCAR <<!fcc:$i0.5 0.5 0.00.0 0.5 0.50.5 0.0 0.51cartesian0 0 0!mpirun -n 8 vasp-5.3 #采用mpi命令运行VASP程序，根据自己的情况修改此行，只要让VASP运行就行。
E=`grep "entropy=" OUTCAR | tail -1 | awk '{printf "%12.6f\n", $4}'` #从OUTCAR文件中读取不包含熵的自由能，并赋给E。
V=`grep volume OUTCAR | tail -1 | awk '{printf "%12.6f\n", $5}'` #从OUTCAR中读取体积，并将它赋值给V。
echo $i $V $E >>eosfit.txt #即晶格常数信息（i），体积（V）和能量输出到eosfit.txt 中。
donecat >POSCAR <<! 表示从下一行开始到遇到“！”之前，把所有的内容输入到POSCAR文件中。
因此在此处当i=3.5时，POSCAR 文件为：fcc:3.50.5 0.5 0.00.0 0.5 0.50.5 0.0 0.51cartesian0 0 0用sh loop.sh命令开始计算，计算完成后用gnuplot做状态方程拟合并画图，脚本如下：!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#This shell script is writed by SC.huang in Beijing at 2014.11.23 and its#function is to fit energy vs volume curve.#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!set terminal postscript eps color solid linewidth 1 "Helvetica" 24set out 'eos.eps'set xlabel 'Volume 'set encoding iso_8859_1set xlabel 'Volume ({\305}^3)set ylabel 'Energy (eV)'#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#Attention: the following equation is copied from DC.Houzhufeng and the E#isn't the energy of#equilibrium state.f(x)=e-9.0/16.0/160.2*B0*v0*((4-b1)*(v0/x)**2-(14-3*b1)*(v0/x)**(4.0/3)+(16-3*b1)*(v0/x)**(2.0/3))e=4;B0=80;b1=0.8;v0=51fit f(x) "eosfit.txt" u 2:3 via e,B0,v0,b1plot "eosfit.txt" u 2:3 w p pt 7 ps 2 , f(x) w l lw 3 lc 7得的的拟合结如Figure 1所示，其中红色线条表示状态方程拟合结果，实点表示计算数据。
拟合参数为B0= 84.6476 GPa, V0= 14.5539 Å3, b1= 4.25363，此处B0为体弹模量，V0为平衡态体积。
如要获得平衡态的晶格常数，可用公式∛(V0×4)来计算（只适用FCC结构的原包），即3.8757 Å.Figure 1 Fcc Si 的状态方程拟合图，其中红色线条表示状态方程拟合结果，实点表示计算数据二、能带和态密度计算体系金刚石结构硅Opt：POSCAR：5.50.0 0.5 0.50.5 0.0 0.50.5 0.5 0.02Direct-0.125 -0.125 -0.125 0.125 0.125 0.130INCAR：System =Si ISTART = 0 ICHARG=2 ISMEAR =1SIGMA=0.1ISIF=3IBRION=2NSW=100 EDIFF=1E-6 EDIFFG=-5E-3#PREC= Accurate ENCUT= 340 KPOINTS：AM 11 11 11 0 0 0CONTCAR：5.50000000000000-0.0000022544903480 0.4970492452161265 0.4970518839374528 0.4970492452161265 -0.0000022544903480 0.4970518839374528 0.4970471116144493 0.4970471116144493 -0.0000003824268487 Si2Direct0.8749953664683674 0.8749953664683674 0.87750528256777660.1250046335316327 0.1250046335316327 0.1274947174322261a) DosINCAR：System = pureISTART = 1ICHARG=11ISMEAR=-5LORBIT= 11 ##为了计算PDOS#PREC= AccurateENCUT= 320Figure 2 金刚石硅的总态密度图备注：在计算态密度时，ISMEAR设置为-5，VASP手册明确指出这种方法可以很好的给出系统的态密度，同时能量计算的时候也推荐使用-5。
不足的是这种方法不能考虑分数占据，所以在计算金属的受力时会出现较大的误差，同时计算能带时不能使用-5，否则会出错。
For the calculation of the total energy in bulk materials we recommend the tetrahedron method with Blochl corrections (ISMEAR=-5). This method also gives a good account for the electronic density of states (DOS). The only drawback is that the methods is not variational with respect to the partial occupancies. Therefore the calculated forces and the stress tensor can be wrong by up to 5 to 10 % for metals. For the calculation of phonon frequencies based on forces we recommend the method of Methfessel-Paxton (ISMEAR>0). For semiconductors and insulators the forces are correct, because partial occupancies do not vary and are zero or one. （摘自VASP手册）b) BandsINCAR：System = pureISTART = 1ICHARG=11LORBIT= 10ISMEAR =0SIGMA=0.05#PREC= AccurateENCUT= 320KPOINTS：kpoints40linereciprocal0.50 0.25 0.75 1 W0.00000 0.00000 0.00000 1 G0.00000 0.00000 0.00000 1 G0.50 0.00 0.50 1 X0.50 0.00 0.50 1 X0.50 0.25 0.75 1 W0.50 0.25 0.75 1 W0.50 0.50 0.50 1 L0.50 0.50 0.50 1 L0.00000 0.00000 0.00000 1 GFigure 3 金刚石结构硅的能带图注意事项：静态计算后将CHGCAR和CHG拷贝到能带和态密度计算文件夹中，在计算能带或态密度时，INCAR当中控制计算精度的参数（如ENCUT和PREC）一定要保持和静态计算时的一致，否则就会出现下列错误：WARNING: dimensions on CHGCAR file are differentERROR: charge density could not be read from file CHGCAR for ICHARG>10特别注意的是，有时候这两个INCAR参数的精度设置成完全一样，也出现了上述错误，那么最有可能的原因是静态计算和能带计算的POSCAR文件不同。
