VASP 自旋轨道耦合计算

1、VASP自旋轨道耦合计算已有4532次阅读2011-9-1320:37|个人分类:VASP|系统分类:科研笔记将VASP的makefile文件中的CPP选项中的-DNGXhalf,-DNGZhalf,-DwNGXhalf,-DwNGZhalf这4个选项去掉重新编译VASP才能计算自旋轨道耦合效应。以下是从VASP在线说明书整理出来的非线性磁矩和自旋轨道耦合的计算说明。非线性磁矩计算：1）计算非磁性基态产生WAVECAR和CHGCAR文件。2）然后INCAR中加上ISPIN=2ICHARG=1或11!读取WAVECAR和CHGCAR文件LN0NC0LLINEAR二.TRUE.MAGM0M=注意：

2、对于非线性磁矩计算，要在x,y和z方向分别加上磁矩，如MAGMOM=100010!表示第一个原子在x方向，第二个原子的y方向有磁矩在任何时候，指定MAGMOM值的前提是ICHARG=2（没有WAVECAR和CHGCAR文件）或者ICHARG=1或1（有WAVECAR和CHGCAR文件），但是前一步的计算是非磁性的（ISPIN=1）磁各向异性能（自旋轨道耦合）计算注意：LSORBIT=.TRUE.会自动打开LNONCOLLINEAR=.TRUE.选项，且自旋轨道计算只适用于PAW贋势，不适于超软贋势。自旋轨道耦合效应就意味着能量对磁矩的方向存在依赖，即存在磁各向异性能（MAE）,所以要定义初始磁

3、矩的方向。如下：LSORBIT=.TRUE.SAXIS=s_xs_ys_z（quantisationaxisforspin）默认值：SAXIS=（0+,0,l）,即x方向有正的无限小的磁矩，Z方向有磁矩。要使初始的磁矩方向平行于选定方向，有以下两种方法：MAGMOM=xyz!localmagneticmomentinx,y,zSAXIS=001!quantisationaxisparalleltozorMAGMOM=00total_magnetic_moment!localmagneticmomentparalleltoSAXIS（注意每个原子分别指定）SAXIS=xyz!quantisati

4、onaxisparalleltovector（x,y,z），女口001两种方法原则上应该是等价的，但是实际上第二种方法更精确。第二种方法允许读取已存在的WAVECAR（来自线性或者非磁性计算）文件，并且继续另一个自旋方向的计算（改变SAXIS值而MAGMOM保持不变）。当读取一个非线性磁矩计算的WAVECAR时，自旋方向会指定平行于SAXIS。计算磁各向异性的推荐步骤是：1）首先计算线性磁矩以产生WAVECAR和CHGCAR文件（注意加入LMAXMIX）。2）然后INCAR中加入：LSORBIT=.TRUE.ICHARG=11!nonselfconsistentrun,readCHGCAR!或

5、ICHARG=1优化到易磁化轴，但此时应提高EDIFF的精度LMAXMIX=4!fordelementsincreaseLMAXMIXto4,f:LMAXMIX=6!youneedtosetLMAXMIXalreadyinthecollinearcalculationSAXIS=xyz!directionofthemagneticfield女口001NBANDS=2*numberofbandsofcollinearrun!grepNBANDSOUTCARISYM=0!switchoffsymmetry(ISYM=0)whenspinorbitcouplingisselectedGGA_COMP

6、AT=.FALSE.!itimprovesthenumericalprecisionofGGAfornoncollinearcalculationsLORBMOM二.TRUE.!计算轨道磁矩继续计算，VASP会读取WAVECAR和CHGCAR将自旋量子化方向(磁场方向)平行于SAXIS方向最后可以比较各个方向磁矩时能量的不同。注意：第二步使用自洽计算(ICHARG=1)原则上也是可以的，但是初始平行于SAXIS的磁场发生旋转，直到达到基态，如平行于易磁化轴，但这个过程会很慢且能量变化很小，而且如果收敛标准不是很严格的话，自洽计算会在未达到基态就停止。注意：VASP的输入输出的磁矩和类自旋量都会

7、按照这个SAXIS方向，包括INCAR中的MAGMOM行，OUTCAR和PROCAR文件中的总磁矩和局域磁矩，WAVECAR中的类自旋轨道和CHGCAR中的磁性密度。Withrespecttothecartesianlatticevectorsthecomponentsofthemagnetizationare(internally)givenbyLundisF代孔曲七li沁Where厂宀儿istheexternallyvisiblemagneticmoment.Here,r：*、Ilp.lLOCbtistheanglebetweentheSAXISvectorandtheiPcartesia

8、nvector,andistheanglebetweenthevectorSAXISandthecartesianvector.:Theinversetransformationisgivenby=：elEGf】上i屛T】el.nndistItiseasytoseethatforthedefault,bothanglesarezero,ILfc%!i.e.and.Inthiscase,theinternalrepresentationissimplyequivalenttotheexternalrepresentation:d=O,MT=-1).995Thesecondimportantcas

9、e,isand.InthiscaseHencenowthemagneticmomentisparalleltothevectorSAXIS.Thustherearetwowaystorotatethespinsinanarbitrarydirection,eitherbychangingtheinitialmagneticmomentsMAGMOMorbychangingSAXIS.MAGMOM-taghttp:/cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/MAGMOM_tag.html#incar-magmomLNONCOLLINEAR-taghttp:/cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/LNONCOLLINEAR_tag.htmlLSORBIT-taghttp:/cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/LSORBIT_tag.html问题：第一步线性计算得到WAVECAR和CHGCAR文件，必须是静态计算的WAVECAR和CHGCAR文件吗？动态优化的可不可以？静态计算需要使用NUPD0WN锁定磁矩