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VASP参数设置详解计算材料2010-11-30 20:11:32 阅读197 评论0 字号：大中小订阅转自小木虫，略有增减软件主要功能：采用周期性边界条件（或超原胞模型）处理原子、分子、团簇、纳米线（或管）、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体l 计算材料的结构参数（键长、键角、晶格常数、原子位置等）和构型l 计算材料的状态方程和力学性质（体弹性模量和弹性常数）l 计算材料的电子结构（能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF）l 计算材料的光学性质l 计算材料的磁学性质l 计算材料的晶格动力学性质（声子谱等）l 表面体系的模拟（重构、表面态和STM模拟）l 从头分子动力学模拟l 计算材料的激发态（GW准粒子修正）计算主要的四个参数文件：INCAR ,POSCAR,POTCAR ,KPOINTS,下面简要介绍，详细权威的请参照手册INCAR文件：该文件控制VASP进行何种性质的计算，并设置了计算方法中一些重要的参数，这些参数主要包括以下几类：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：ISTART，ICHARG，INIWA V●定义电子的优化–平面波切断动能和缀加电荷时的切断值：ENCUT，ENAUG–电子部分优化的方法：ALGO，IALGO，LDIAG–电荷密度混合的方法：IMIX，AMIX，AMIN，BMIX，AMIX_MAG，BMIX_MAG，WC，INIMIX，MIXPRE，MAXMIX–自洽迭代步数和收敛标准：NELM，NELMIN，NELMDL，EDIFF●定义离子或原子的优化–原子位置优化的方法、移动的步长和步数：IBRION，NFREE，POTIM，NSW–分子动力学相关参数：SMASS，TEBEG，TEEND，POMASS，NBLOCK，KBLOCK，PSTRESS–离子弛豫收敛标准：EDIFFG●定义态密度积分的方法和参数–smearing方法和参数：ISMEAR，SIGMA–计算态密度时能量范围和点数：EMIN，EMAX，NEDOS–计算分波态密度的参数：RWIGS，LORBIT●其它–计算精度控制：PREC–磁性计算：ISPIN，MAGMOM，NUPDOWN–交换关联函数：GGA，VOSKOWN–计算ELF和总的局域势：LELF，LVTOT–结构优化参数：ISIF–等等。
利用PWmat 与VASP做分子动力学一、资料1、VASPvasp做分子动力学的好处，由于vasp是近些年开发的比较成熟的软件，在做电子scf速度方面有较好的优势。
缺点：可选系综太少。
尽管如此，对于大多数有关分子动力学的任务还是可以胜任的。
主要使用的系综是NVT和NVE。
一般做分子动力学的时候都需要较多原子，一般都超过100个。
当原子数多的时候，k点实际就需要较少了。
有的时候用一个k点就行，不过这都需要严格的测试。
通常超过200个原子的时候，用一个k点，即Gamma点就可以了。
主要参数：INCAR：EDIFF 一般来说，用1E-4或者1E-5都可以，这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些，对于长时间的分子动力学的模拟，精度小一点也无所谓，但不能太小。
IBRION=0 分子动力学模拟IALGO=48 一般用48，对于原子数较多，这个优化方式较好。
NSW=1000 多少个时间步长。
POTIM=3 时间步长,单位fs,通常1到3.ISIF=2 计算外界的压力.NBLOCK= 1 多少个时间步长，写一次CONTCAR，CHG和CHGCAR，PCDAT.KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK个步长写一次XDATCAR.ISMEAR=-1 费米迪拉克分布.SIGMA =0.05 单位:电子伏NELMIN=8 一般用6到8,最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.LREAL=AAPACO=10 径向分布函数距离,单位是埃.NPACO=200 径向分布函数插的点数.LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300 初始温度.TEEND=300 终态温度。
不设的话，等于TEBEG.SMASS=-3 NVE ensemble；-1 用来做模拟退火；大于0 NVT 系综。
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////1)收敛判据的选择结构弛豫的判据一般有两种选择：能量和力。
VASP 计算过程中遇到的问题总结01、第一原理计算的一些心得（1）第一性原理其实是包括基于密度泛函的从头算和基于Hartree-Fock自洽计算的从头算，前者以电子密度作为基本变量（霍亨伯格-科洪定理），通过求解Kohn-Sham方程，迭代自洽得到体系的基态电子密度，然后求体系的基态性质；后者则通过自洽求解Hartree-Fock 方程，获得体系的波函数，求基态性质；评述：K-S方程的计算水平达到了H-F水平，同时还考虑了电子间的交换关联作用。
（2）关于DFT中密度泛函的Functional，其实是交换关联泛函包括LDA，GGA，杂化泛函等等一般LDA为局域密度近似，在空间某点用均匀电子气密度作为交换关联泛函的唯一变量，多数为参数化的CA-PZ方案；GGA为广义梯度近似，不仅将电子密度作为交换关联泛函的变量，也考虑了密度的梯度为变量，包括PBE,PW,RPBE等方案，BLYP泛函也属于GGA；此外还有一些杂化泛函，B3LYP等。
（3）关于赝势在处理计算体系中原子的电子态时，有两种方法，一种是考虑所有电子，叫做全电子法，比如WIEN2K中的FLAPW方法(线性缀加平面波)；此外还有一种方法是只考虑价电子，而把芯电子和原子核构成离子实放在一起考虑，即赝势法，一般赝势法是选取一个截断半径，截断半径以内，波函数变化较平滑，和真实的不同，截断半径以外则和真实情况相同，而且赝势法得到的能量本征值和全电子法应该相同。
赝势包括模守恒和超软，模守恒较硬，一般需要较大的截断能，超软势则可以用较小的截断能即可。
另外，模守恒势的散射特性和全电子相同，因此一般红外，拉曼等光谱的计算需要用模守恒势。
赝势的测试标准应是赝势与全电子法计算结果的匹配度，而不是赝势与实验结果的匹配度，因为和实验结果的匹配可能是偶然的。
（4）关于收敛测试（a）Ecut，也就是截断能，一般情况下，总能相对于不同Ecut做计算，当Ecut增大时总能变化不明显了即可；然而，在需要考虑体系应力时，还需对应力进行收敛测试，而且应力相对于Ecut的收敛要比总能更为苛刻，也就是某个截断能下总能已经收敛了，但应力未必收敛。
VASP参数设置详解软件主要功能：采用周期性边界条件（或超原胞模型）处理原子、分子、团簇、纳米线（或管）、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体l 计算材料的结构参数（键长、键角、晶格常数、原子位置等）和构型l 计算材料的状态方程和力学性质（体弹性模量和弹性常数）l 计算材料的电子结构（能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF）l 计算材料的光学性质l 计算材料的磁学性质l 计算材料的晶格动力学性质（声子谱等）l 表面体系的模拟（重构、表面态和STM模拟）l 从头分子动力学模拟l 计算材料的激发态（GW准粒子修正）计算主要的四个参数文件：INCAR ,POSCAR,POTCAR ,KPOINTS,下面简要介绍，详细权威的请参照手册INCAR文件：该文件控制VASP进行何种性质的计算，并设置了计算方法中一些重要的参数，这些参数主要包括以下几类：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：ISTART，ICHARG，INIWAV定义电子的优化–平面波切断动能和缀加电荷时的切断值：ENCUT，ENAUG–电子部分优化的方法：ALGO，IALGO，LDIAG–电荷密度混合的方法：IMIX，AMIX，AMIN，BMIX，AMIX_MAG，BMIX_MAG，WC，INIMIX，MIXPRE，MAXMIX–自洽迭代步数和收敛标准：NELM，NELMIN，NELMDL，EDIFF定义离子或原子的优化–原子位置优化的方法、移动的步长和步数：IBRION，NFREE，POTIM，NSW –分子动力学相关参数：SMASS，TEBEG，TEEND，POMASS，NBLOCK，KBLOCK，PSTRESS–离子弛豫收敛标准：EDIFFG定义态密度积分的方法和参数–smearing方法和参数：ISMEAR，SIGMA–计算态密度时能量范围和点数：EMIN，EMAX，NEDOS–计算分波态密度的参数：RWIGS，LORBIT其它–计算精度控制：PREC–磁性计算：ISPIN，MAGMOM，NUPDOWN–交换关联函数：GGA，VOSKOWN–计算ELF和总的局域势：LELF，LVTOT–结构优化参数：ISIF–等等。
个人非常好的VASP学习与总结VASP（Vienna Ab initio Simulation Package）是一种用于计算材料电子结构和材料性质的第一性原理软件包。
它是由奥地利维也纳大学的Peter Blöchl教授和Jürgen Hafner教授等人开发的。
VASP广泛应用于材料科学、凝聚态物理、表面科学、催化化学等领域，并且已成为当前计算材料科学研究中的重要工具。
我的VASP学习与总结主要包括以下几个方面：一、理论基础在学习VASP之前，我首先了解了从头计算的理论基础。
这包括了量子力学、自旋极化的密度泛函理论、平面波基组和赝势等关键概念。
我通过阅读相关文献和教材，深入理解了这些理论基础，并通过编程实现了一些基本的从头计算算法，如Hartree-Fock法和密度泛函理论。
二、VASP软件架构和输入文件学习VASP的过程中，我详细了解了VASP的软件架构和输入文件的格式。
VASP的软件架构分为主程序和一系列的预处理工具、后处理工具和与其他软件的接口。
对于输入文件，我了解了INCAR文件中的各种参数，如体系的描述、计算方法、收敛准则等；POSCAR文件中的晶体结构描述；KPOINTS文件中的k点网格描述等。
我还学习了如何使用VASP进行周期性边界条件下的能带计算、电子密度计算和弛豫力计算等。
三、VASP计算结果的解析和可视化VASP计算得到的结果需要进一步解析和可视化。
我学习了使用一些常用的后处理工具，如VASP可视化工具、VESTA和XCrysDen等，来分析和可视化VASP计算的结果。
这些工具可以帮助我理解晶体结构、电子能带结构以及电荷分布等。
四、VASP参数优化和计算效率为了得到准确的计算结果，我尝试了调整VASP计算中的一些参数，如波函数截断、k点密度、能量收敛准则等，以获得更准确的计算结果。
此外，我还学习了使用并行计算技术来提高VASP计算的效率，如MPI和OpenMP等，并了解了VASP在高性能计算集群上的使用方法。
Vasp对大体系的结构优化ENCUTvasp运行时间主要消耗在对角化上。
运行时间正比于NBANDS*NPLNW2，前者是能带数目，后者是平面波数目；由于NPLNW∝ENCUT3/2，故运行时间正比于ENCUT3。
运行时间也正比于NELECT3，电子数目三次方。
IALGO选择对角化算法：对于小体系，用IALGO=38（Davidson algorithm）；对于大体系，用IALGO=48（RMM-DIIS）。
可以设置ALGO=very fast or fast。
RMM-DIIS并行效率比Davidson algorithm高一些。
NPAR如果IALGO=38，则NPAR取1。
对IALGO=48，影响不是特别大，可选2或4，可选节点数，取值越大，内存占用越多。
并行效率总是低于线性叠加效率的，核越多并行效率越低。
所以对于一定核（如20），一定作业（如2个），同时算（每个作业10个核）比先后算（每个作业20个核）要更节约时间。
LREAL 控制赝势能量的非局域部分如何计算(k 空间或实空间）。
大体系，如果用集群算，可以考虑让NPAR=节点的CPU数。
LREAL对k-空间，计算量正比于平面波数目(∝ENCUT3/2*a1*a2*a3)。
小于25个原子，可用K空间。
实空间计算依赖体系大小。
对大体系用LREAL = Auto or LREAL = .Ture. 。
KPAR设置KPAR为计算节点数或K点数。
KPAR用来设置K点的计算并行度。
每个K点用N/KPAR个核来计算，N 为总核数。
核数很多时（>100)，这个参数的影响比较大。
NELECTNELECT= [real]DefaultNELECT=- (number of valence electrons) 价电子数NELECT = number of electrons 电子数Usually you should not set this line -- the number of electrons is determined automatically from POTCAR (ZVAL of the element) and POSCAR (number of the atoms of the respective atom type).通常这个参数是不需要手动设置的—电子数将自动的从POTCAR（元素的类型）和POSCAR中确定（每种类型原子数）If the number of electrons is not compatible不匹配 with the number derived from来源于 the valence 化合价 and the number of atoms a homogeneous均匀的、同类的 background-charge is assumed.如果电子数与来源于化合价的电子数不一样，就假定这些数目的原子具有均匀的背景电荷。
VASP参数设置详解要点VASP（Vienna Ab initio Simulation Package）是一种第一原理计算程序，用于计算材料性质和从头计算材料结构。
在进行VASP模拟时，合理设置参数非常重要，它们决定了模拟的准确性和效率。
下面将详细讨论几个关键的VASP参数设置要点。
1.设置能量截断（ENCUT）：ENCUT是控制计算中的平面波能量截断的参数。
它应该尽量接近真实波函数的动能截断，以保证计算结果的准确度。
选择合适的ENCUT值非常关键，过低的值可能导致计算不收敛，过高的值则会造成计算时间过长。
一般建议从400eV开始进行尝试，然后根据计算的收敛性和计算结果调整。
2.设置k点密度（KPOINTS）：k点密度是控制倒空间采样的参数。
k点密度越高，计算结果越准确，但计算时间也会增加。
为了在准确性和效率之间取得平衡，可以根据材料的对称性和大小进行合理的选择。
一般情况下，对于晶体，k点密度可以使用Reciprocal Space的自动生成程序，对于分子系统，可以使用Gamma Point + Monkhorst Pack方案。
3.设置电子步的最大迭代次数（NELM）：NELM是控制电子步迭代收敛性的参数。
它决定了算法进行多少次最大迭代。
在计算过程中，电子步的总数是非常关键的。
如果电子步的迭代次数不足，可能会导致计算不收敛。
通常可以从60次开始进行尝试，如果计算结果不收敛，可以增加NELM的值。
4.设置计算精度（PREC）：PREC参数是控制计算精度的参数。
该参数取值从粗到细分别为Low，Medium，High和Accuracy。
选择适当的计算精度可以在减少计算时间和提高计算结果准确性之间取得平衡。
一般情况下，可以从Medium开始尝试。
5.设置自洽迭代的收敛判据（EDIFF）：EDIFF是控制自洽迭代收敛性的参数。
当自洽迭代前后两次总能量的变化低于EDIFF时，认为自洽迭代收敛。
合理设置EDIFF可以保证计算结果的准确性。
