【结构优化又叫结构弛豫(structure relax),是指通过对体系的坐标进行调整,使得其能量或内力达到最小的过程,与动力学退火不同,它是一种在0K下用原子间静力进行优化的方法。可以认为结构优化后的结构是相对稳定的基态结构,能够在实验之中获得的几率要大些(当然这只是理论计算的结果,必须由实验来验证)。
一般要做弛豫计算,需要设置弛豫收敛标准,也就是告诉系统收敛达成的判据(convergence break condition),当系统检测到能量变化减小到一个确定值时例如EDIFFG=1E-3时视为收敛中断计算,移动离子位置尝试进行下一步计算。EDIFFG这个值可以为负,例如EDIFFG=-0.02,这时的收敛标准是当系统发现所有离子间作用力都小于给定的数值,如0.02eV/A时视为收敛而中断。 弛豫计算主要有两种方式:准牛顿方法(quasi-Newton RMM-DIIS)和共轭梯度法(CG)两种。准牛顿方法计算速度较快,适合于初始结构与平衡结构(势能面上全局最小值)比较接近的情况,而CG方法慢一些,找到全局最小的可能性也要大一些。选择方法为IBRION=1时为准牛顿方法而IBRION=2时为CG方法。 具体来说要做弛豫计算,设置IBRION=1或者2就可以了,其它参数根据需要来设置。NSW是进行弛豫的最大步数,例如设置NSW=100,当计算在100步之内达到收敛时计算自动中断,而100步内没有达到收敛的话系统将在第100步后强制中止(平常计算步数不会超过100步,超过100步可能是计算的体系出了问题)。参数通常可以从文献中发现,例如收敛标准EDIFFG等。 有的时候我们需要一些带限制条件的弛豫计算,例如冻结部分原子、限制自旋的计算等等。冻结部分原子可以在POSCAR文件中设置selective dynamic来实现。自旋多重度限制可以在INCAR中以NUPDOWN选项来设置。另外ISIF选项可以控制弛豫时的晶胞变化情况,例如晶胞的形状和体积等。http://emuch.net/html/200907/1428501.html)】 四、VASP的使用流程(计算性质)
1、四个输入文件
使用VASP计算,首先要熟悉并设置好四个输入文件:POSCAR、POTCAR 、 KPOINTS 、INCAR。
(1)POSCAR: 要借助MS(material studios)软件,在MS中搭建好结构,选择
→→ Export →→ 保存在一个磁盘下,保存类型选为Crystallographic
Information Files,即将结构图保存为.cif格式。(如图所示)
先安装一个VESTA软件(windows系统下的就行),打开VESTA 软件,并打开
这个图标就是以下左图所示的窗口,然后将上一步保存的.cif格
式的模型导入这个窗口,可以直接拖进来(或者通过file open)。便出现右图。
在VESTA中点击→→ 选择Export Date →→ 将模型保存到一个文件下,
并将保存类型选为如图所示的VASP的格式,
,坐标就选取分数坐标,点击OK,将文件名改为POSCAR就好了。如下图:
打开
→→ 点击New Session →→ 输入用户名(如iap08) →→ 点
击 OK→→ 输入密码(6个1)→→ 点击OK。如图所示,可以在界面上输入top(查看是否有任务在进行),退出同时按ctrl和C。点击
可以与后台连
起来(同win32),在根目录下建立自己计算的文件夹,并将POSCAR拖入文件夹。
(2) POTCAR.
先将势库放入Xftp连接的后台文件夹下,然后在打开的界面中找到势库中计算所需要的势,然后解压并添加到POTCAR中,在界面中输入的具体步骤是:
第一步:ls回车→→ cd空 hx回车→→ls回车→→cd 势文件夹→→ ls 回车→→ cd 空paw_pbe 回车→→ ls 回车→→ cd空Ce →→ ls回车 →→zcat空POTCAR.Z
空> Ce回车, ls 就会发现已将所需的势解压出来了,
第二步:就是将解压出来的各元素的势都添加到POTCAR中,步骤如下: cat空Ce空Co空B空Si空>POTCAR回车(注意这里边各元素的添加顺序一定要与POSCAR中的一致,POTCAR这个文件夹。
如图所示),ls发现已经出现了
(3)KPOINTS
KPOINTS是设置最简单的,只需要在原来的文件中修改K点网格数就可以了,这个根据计算的实际情况而定。(一般可以依据MS中的调整来设置不同的K点)如下为该文件:
(4)INCAR
INCAR是一个非常重要的输入文件,也是最难设置的。如图所示,第一行不System不重要,只是一个名称。
ISTART =0是指开始新的计算;ICHARG =2是指从原子的电荷密度重叠构造初始电荷密度
ISMEAR =0是指采用高斯方法;SGIMA=0.1是指展宽为0.1eV ECUT =380 是指平面波的截断能为380
IBRION =6; (等于6时是计算弹性性质;等于2时是在优化);ISIF=3是有化参数(大于等于3时是计算弹性性质);NSW=15是计算的步数
EDIFF和 EDIFFG是电子和离子收敛精度
PREC= Accurate是计算精度(对应MS中coarse、medium、fine等) 因次,INCAR 中的参数需要根据实际情况来设置,在这里也不便多说。
2、输出文件的查看和指令
输出文件有CONTCAR、OUTCAR、comment等。
查看输出文件less(不在界面显示结果,看完了输入:wq或者:q回车就退出了)
用cat查看时(会将结果显示在界面)
CONTCAR文件主要是优化完的结果文件(就是将CONTCAR文件改为POSCAR文件进行下一步计算)
Comment文件主要是查看一次性测试完截断能的结果文件。 OUTCAR文件包含VASP计算的绝大部分结果文件。
查看所计算体系的体积时,使用命令:grep 空”volume” 空OUTCAR回车 查看所计算体系的总能时,使用命令:grep 空“TOTEN” 空OUTCAR空|tail空-n空1回车,如图所示
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