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1、第一性原理电子结构计算软件：VASP,简介 基本任务 输入文件 输出文件 程序举例 操作界面,1,简介VASP是什么,全称Vienna Ab-inito Simulation Package 是目前材料模拟和计算材料科学研究中非常流行的商用软件之一。 是一个采用平面波赝势(或缀加投影波)方法进行从头的分子动力学模拟的软件包。 基于(有限温度下的，对电子气而言)局域密度近似，自由能作为电子气密度的泛函 在每个MD时间步长内精确求解电子气的瞬时基态,2,基本任务,晶体的电子结构(如态密度、能带、电荷密度）计算 晶体的磁学性质计算 优化晶体的结构参数 内部自由度弛豫 结构弛豫 表面体系的基本性质的计

2、算,3,POTCAR KPOINTS POSCAR INCAR,输入文件,pseudopotentail file（赝势文件，软件本身具有，用时选择合理的即可） Brillouin zone sampling（ k点取样设置文件） structural data（描述体系结构的文件） steering parameters（计算控制参数文件）,4,INCAR输入文件：设置程序控制参数的值,System 、ISTART、ENCUT、NELM、EDIFF 、EDIFFG、 GGA 、 NPAR、NSW、 IBRION 、 ISIF、 ISYM、 LWAVE 、LCHARG等,例：静态计算(计算总能

3、和自洽的电荷密度)时,经验推荐自己手动设置ENCUT, SYSTEM, ISTART, ICHARG, ISMEAR, EDIFF, PREC等的值。,5,POSCAR输入文件：描述体系结构,例:SiC体系的POSCAR文件,第七行以字母D开头表示下面的是分数坐标，如果是以C或K开头表示下面的坐标是卡笛尔坐标。,6,如何写出具有复杂结构的晶体的POSCAR： a) 查到该晶体的晶格常数、空间群和乌科夫(Wyckoff)坐标; b)用Material Studio中Crystal builder或其他的晶体学软件画出晶体，并得到各个原子的坐标; c)根据空间群国际表写出各等价位置; d)晶体数据

4、库。 目前常采用的是利用Materials Studio中的CASTEP模块得到结构的数据，具体操作如下图。,7,8,按普通格式手动输入各个k点(推荐用在计算能带时),KPOINTS输入文件: 控制K点的选取方式,9,POTCAR输入文件: 赝势文件,Si 的一种势函数的部分内容 US Si 4.00000000000000000 parameters from PSCTR are: VRHFIN =Si: s2p2 LEXCH = CA EATOM = 115.7612 eV, 8.5082 Ry GGA = -1.4125 -1.4408 .0293 -.9884 eV TITEL = U

5、S Si LULTRA = T use ultrasoft PP ? IUNSCR = 1 unscreen: 0-lin 1-nonlin 2-no RPACOR = 1.580 partial core radius POMASS = 28.085; ZVAL = 4.000 mass and valenz RCORE = 2.480 outmost cutoff radius RWIGS = 2.480; RWIGS = 1.312 wigner-seitz radius (au A) ENMAX = 150.544; ENMIN = 112.908 eV EAUG = 241.945

6、,10,输出文件,OUTCAR :最主要的输出文件 DOSCAR : 电子态密度文件 EIGENVAL :本征值文件 OSZICAR :每次迭代或原子迟豫(或MD)的信息 CHG和CHGCAR :电荷密度文件 WAVECAR :波函数文件 CONTCAR :原子迟豫或MD后的体系结构文件 IBZKPT :布里渊区中的k点 PCDAT :对关联函数 XDATCAR :在MD时, 原子位置变化的跟踪文件 PROCAR和PROOUT : 波函数投影或分解的文件 LOCPOT :总的局域势 ELFCAR :电子局域函数,11,程序举例,用VASP求Mg的电子态密度和能带，分如下几步:,(1). 生成4

7、个输入文件: POSCAR、POTCAR、INCAR、KPOINTS (2). 优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数 (3). 固定晶格参数, 求出能态密度(DOSCAR), 确定费米能量 (4). 修改KPOINTS和INCAR输入文件,固定电荷密度,做非自洽 计算,得到输出文件EIGENVAL (5). 提取数据,画图,12,(1). 生成4个输入文件: POSCAR POTCAR KPOINTS INCAR,System =hcp Mg ISTART = 0 ENCUT = 150.0 NELM= 200 EDIFF = 1E-04 EDIFFG = -0.02 NPAR=4 NS

8、W=1 IBRION = 2 ISIF=2 ISYM = 1,K-Points 0 Monkhorst Pack 21 21 21 0 0 0,VASP提供 各种POTCAR,Hcp-Mg 3.208 0.5 -0.866 0 0.5 0.866 0 0.0 0.0 1.6 2 Direct 0.0 0.0 0.0 0.66667 0.33333 0.5,13,(2). 优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数,固定晶格参数, 求出能态密度(DOSCAR), 确定费米能量 找到平衡晶格常数后, 把该值写入到POSCAR文件中,并增加K点数 作一个离子步自洽计算(NSW = 0, IBRION = -1) . (ii) 从DOSCAR输出文件中读出态密度和费米能级, 费米能级也可从 OUTCAR中读出.,14,态密度图,15,(4). 做非自洽计算, 求电子结构,修改INCAR文件: 将参数ICHARG设为 11 修改KPOINTS输入文件 运行VASP程序,从输出文件EIGENVAL中提出电子结构作图,16,能带图,17,电荷密度图,Be(0001),