VASP软件中文保姆级教程手册 | 第五章:使用的文件

VASP备受专业技术人员认可的DFT计算软件每年发表论文超过1万篇,至2022年底,文章总量已超过11万篇。其计算结果不仅可以验证实验,更能够预测实验结果,指导实验路线。

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本文为华算科技朱老师技术团队的Cilver老师和Ravi老师制作的VASP官方入门手册》第五篇:VASP使用的文件本教程将详细介绍VASP软件及其计算方法,帮助大家快速入门VASP计算,搞定顶刊技能!
VASP软件中文保姆级教程手册 | 第一章:VASP简介、亮点与新增功能
VASP软件中文保姆级教程手册 | 第二章:VASP简介、程序结构概要及教程
VASP软件中文保姆级教程手册 | 第三章:安装、编译和维护 VASP软件
VASP软件中文保姆级教程手册 | 第三章:2.预编译器标志概述,并行版本和仅Gamma点版本
VASP软件中文保姆级教程手册 | 第三章:VASP的性能优化、串行代码的性能

VASP软件中文保姆级教程手册 | 第四章:并行化

第五章 VASP使用的文件
VASP 使用相对较多的输入和输出文件:

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下一节将简要介绍这些文件。重要的输入文件(所有计算都需要)在列表中以星号标出,请先查看这些文件的说明和内容。
5.1 INCAR 文件
INCAR 是 VASP 的核心输入文件。它决定 “做什么和如何做”,并包含相对较多的参数。大多数参数都有方便的默认值,不了解其含义的用户不建议更改任何默认值。由于 INCAR 文件的复杂性,我们专门用一节来介绍 INCAR 文件(见第 6 节)。
5.2 STOPCAR文件
使用 STOPCAR 文件可以在程序执行期间停止 VASP。如果 STOPCAR 文件包含以下行:
LSTOP = .TRUE. 则 VASP 在下一个离子步停止.
如果 STOPCAR 文件中包含以下行:
LABORT = .TRUE.
将在下一个电子步停止,即 WAVECAR 和 CHGCAR 可能包含未收敛的结果. 尽可能请使用第一个选项。
5.3 stdout, 与 OSZICAR文件
有关收敛速度和当前步骤的信息将写入 stdout 和OSZICAR文件。请务必保留 OSZICAR 文件的副本,因为它可能提供重要信息。
通常情况下,你会得到类似于下面几行的信息:
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N 是电子步数,E 是当前自由能,dE 是自由能从上一步到当前一步的变化,d eps 是能带结构能的变化。ncg 是作用于波函数的哈密顿算符的求值次数,rms 是试验波函数的残差(R = H -εS|φ >)(即它们的近似误差),rms(c) 是输入和输出电荷密度之差。
下一行给出了收敛后的总能量信息。第一个值是总自由能 F(此时已减去参考原子的能量),E0 是 sigma → 0 时的能量(见第 7.4 节),d E 是当前和最后一步之间总能量的变化;对于静态运算,dE 是熵乘以 sigma。
对于分子动力学计算(IBRION=0,见第 6.22 节)来说,这一行会有些不同:
1 T= 1873.0 E= -.13382154E+04 F= -.13401522E+04 E0= -.13397340E+04 EK= .19368E+01 SP= .00E+00 SK= .00E+00
T 代表当前温度,E 代表总自由能(包括离子的动能和 Nose控温方法的能量)。EK 是动能,SP 是 Nose控温方法的势能,SK 是相应的动能。
其他技术参数和一些状态报告也会写入 stdout。
5.4 POTCAR 文件
文件包含计算中使用的每个原子种类的赝势。如果原子种类的数量多于一个,只需将各原子种类的 POTCAR 文件合并即可。在 UNIX 机器上,您可以键入以下一行:
> cat ˜/pot/Al/POTCAR ˜/pot/C/POTCAR ˜/pot/H/POTCAR >POTCAR
来合并三个 POTCAR 文件。第一个文件对应 POSCAR 和 INCAR 文件中的第一个种类,以此类推。从 VASP 3.2 版开始,POTCAR 文件还包含原子的相关信息(如原子质量、原子价态、创建赝势的参考构型能量等)。有了这些新的 POTCAR 文件,就不需要在 INCAR 文件中设置价态和质量。如果 INCAR 文件中存在质量和价态标签,则将根据 POTCAR 文件中的参数对其进行检查,并打印错误信息。
注意:在合并 POTCAR 文件时要非常仔细,在 POTCAR 文件中经常出现排序错误的错误!
新的 POTCAR 文件还包含默认的能量截断值(ENMAX 和 ENMIN 行),因此不再需要在 INCAR 文件中指定 ENCUT。当然,INCAR 文件中的值会覆盖 POTCAR 文件中的默认值。对于包含多个原子种类的 POTCAR 文件,将使用最大截断值(ENMAX 或 ENMIN)进行计算(见第 6.11 节)。有关所提供赝势的更多信息,请参阅第 10 节。
5.5 KPOINTS文件
KPOINTS文件中必须包含k点的坐标和权重,或者用于创建k点网格的网格尺寸。在vasp.5.2.12中,KPOINTS文件可能缺失,可以在INCAR文件中提供k点间距(请参阅第6.4节)。
存在两种不同的格式:
5.5.1  明确输入所有 k 点
如果要使用四面体积分法,则需要以这种格式明确列出所有坐标和四面体连接表(对于有限温差法(smearing展宽法),后一部分可以省略,见第 7.4 节)。最常用的格式为:
Example file
4
Cartesian
0.0 0.0 0.0 1.
0.0 0.0 0.5 1.
0.0 0.5 0.5 2.
0.5 0.5 0.5 4.
Tetrahedra
1 0.183333333333333
6 1 2 3 4
第一行被视为注释行。第二行必须提供 k 点的数量,第三行必须指定坐标是以笛卡尔坐标还是倒易晶格坐标给出。第三行的首个字符是唯一重要的字符。VASP 只能识别的关键字符是 “C”、”c”、”K “或 “k”,用于切换到笛卡尔坐标,任何其他字符都将切换到倒易晶格坐标。总之,写 “reciprocal “可以切换到倒易晶格坐标,以明确您要使用的坐标。接下来是每个k点的三个坐标和(去除对称)权重(每个k点一行)。所有权重的总和不能为 1 , VASP 将在内部对它们进行重整化处理,所有权重的相对比率必须正确。在倒易晶格模式下,k 点的计算公式为:
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其中VASP软件中文保姆级教程手册 | 第五章:使用的文件为三个倒易基向量,  x13为输入值。在笛卡尔坐标输入格式中,k 点的值为
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下面的示例说明了如何设置 k 点。fcc 晶格的单位晶胞由以下基向量得出:
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倒易晶格定义为 :
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要设置高对称性 k 点,需要输入以下信息:
Point Cartesian coordinates Reciprocal coordinates (units of 2pi/a) (units of b1,b2,b3)
——————————————————
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如果不使用四面体方法,KPOINTS 文件可能会在坐标列表之后结束。四面体计算法需要额外的四面体连接列表:在这种情况下,下一行必须以 “T “或 “t “开头,表示提供了该连接列表。在 “control line “后的下一行,必须输入四面体的个数和单个四面体的体积权重(所有四面体的体积必须相同)。体积权重就是四面体体积与(总)布里渊区体积的比值。接下来的列表包含(去除对称)权重和每个四面体的四个角点(四个整数代表上述 k 点列表中各点的索引,1 对应列表中的第一个条目)。警告:与每个 k 点的权重系数不同,必须为每个四面体提供正确的 “体积权重 “和(去除对称)权重 – VASP 将不会进行内部重整化处理!
这种方法通常用于只有少量k点或者希望选择一些特定k点(不形成规则网格)的情况下使用,例如计算布里渊区内一些特殊路径上的能带结构(第9.3节)。四面体连接表很少手动给出。不过,如果网格包含大量 k 点,这种提供所有 k 点坐标和权重(可能还包括连接列表)的方法也很重要:VASP(或称为 “k-points “的外部工具)可以自动计算正则 k-网格(见下一节),生成具有有效 KPOINTS 格式的输出文件 IBZKPT。对于超大网格,生成网格需要耗费大量 CPU 时间。因此,如果您想频繁使用同一个 k-网格,只需进行一次自动生成,并将文件 IBZKPT 复制到文件 KPOINTS。在随后的运行中,VASP 可以通过读取该文件中的显式列表来避免重新生成。
5.5.2     用于能带结构计算的 k 点字符串
要生成连接布里渊区特定点的 k 点 “字符串”,KPOINTS 文件的第三行必须以表示线模式的 “L “开头:

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VASP 将在提供的第一个点和第二个点之间生成 10 个 k 点,在第三个点和第四个点之间生成 10 个 k 点,在最后两个点之间再生成 10 个点。k 点的坐标可以是笛卡尔坐标(第 4 行以 c 或 k 开头),也可以是倒易坐标(第 4 行以 r 开头):
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这种特殊模式适用于计算能带结构。在计算能带结构时,需要先用全 k 点网格(见下文)进行完全自洽计算,然后再进行非自洽计算(ICHARG=11,见第 6.15 和 9.3 节)。
下面是另一个六方晶体结构的示例文件:
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5.5.3   自动生成 k 网格
第二种方法是自动生成 k 网格,只需输入布里渊区每个方向的子区域和 k 网格的原点(”shift”)。有三种可能的输入格式。最简单的一种只支持 VASP.4.5 及更新版本支持:

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如前所述,第一行被视为注释。第二行必须指定一个小于或等于 0 的数字。在上一节中,该值表示 k 点数量,如果该行中的数字为 0,则激活自动生成方案。由第三行第一个字符(’a’)选择的全自动方案会生成以 Γ 为中心的 Monkhorst-Pack 网格,其中沿每个倒易网格矢量的子区域数由以下公式给出
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VASP软件中文保姆级教程手册 | 第五章:使用的文件是倒易晶格向量,VASP软件中文保姆级教程手册 | 第五章:使用的文件是它们的模。VASP 用坐标生成等距的 k 点网格,其坐标为:
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对称性可用于将等效的 k 点相互映射,从而大大减少 k 点的总数。对于长度,可用的合适值在10(宽带隙绝缘体)和100(d金属)之间变化。
略升级的版本允许手动设置  N1N2 和N3 子区域的值:

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在这种情况下,第三行(同样,只有第一个字符是重要的)可能以 “G “或 “g “开头–用于生成原点位于 Γ 点的网格(如上所述)–或者以 “M “或 “m “开头,用于选择原始的 Monkhorst-Pack 方案。在后一种情况下,具有偶数(mod(Ni,2) = 0)子区域的 k 点网格会偏离 Γ:
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第五行是可选项,提供 k 网格的额外偏移(与 Gamma居中或 Monkhorst-Pack 情况下使用的原点相比)。通常偏移量为零,因为 “M “或 “m”、”G “或 “g “标志涵盖了两种最重要的情况。偏移量必须以倒易晶格向量长度的倍数给出,然后生成网格(”G “情况):
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(”M “情况):
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无偏移量的 “M “显然等同于带 0.5 0.5 0.5 偏移量的 “G”,反之亦然。
如果第三行不是以 “M”、”m”、”G “或 “g “开头,则会选择另一种输入模式。这种模式主要供高级用户使用,不适合 VASP 的普通用户。这里可以直接提供生成 k 点网格的基向量(以笛卡尔坐标或倒易坐标表示)。输入文件格式如下

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第三行的输入在笛卡尔坐标和倒易坐标之间切换(如前面描述的显式输入格式–关键字’C’、’c’、’K’或’k’切换到笛卡尔坐标)。第五、第六和第七行必须给出生成基向量,第八行设置偏移量(如果想把 k 网格移出 Γ,默认情况下以 Γ 为原点,偏移量以生成基向量的倍数给出,通常只使用 (0,0,0) 和 (1/2,1/2,1/2) 及任意组合)。这种方法可以用适当的 Monkhorst-Pack 设置来代替。例如,对于fcc 晶格,设置为
cart
0.25 0 0
0 0.25 0
0  0  0.25
0.5 0.5 0.5
等价于
Monkhorst-pack
4 4 4
0 0 0
这种输入方案尤其适用于建立基于惯用胞(例如用于 fcc 和 bcc 的单位晶胞)或初级胞(如果使用大型超晶胞)的网格。上例中的 k 点网格是基于单位晶胞(第二个输入文件不能使用四面体方法,因为偏移会破坏对称性(见下文),而第一个输入文件可以与四面体方法一起使用)。更多提示请阅读第 8.6 节。
注意 :k空间划分方法(或 k网格的生成基向量)必须使得k网格与倒易晶格(布里渊区)属于同一类布拉维格子。VASP 无法处理任何破坏对称性的网格设置。因此,VASP 不允许此类设置–如果违反了这一规则,VASP 将显示错误信息。此外,如果使用的网格的原点不在Γ处(对于某些低对称布拉维网格类型或某些未保持对称性的偏移),则 k 网格的对称性会导致网格无法划分为四面体(至少无法使用 VASP 中的四面体划分方案)。因此,只可以进行比较特殊的偏移。如果选择了无法处理的偏移,则会出现错误信息。为了保险起见,如果使用四面体方法,最好只使用原点在 Γ 处的网格(在第三行或奇数划分处切换 “G “或 “g”)。
5.5.4  六方晶格
强烈建议六方晶格只使用Γ中心网格。进行的许多测试表明,Γ中心网格的能量收敛速度明显快于标准的Monkhorst Pack网格。实际上,使用第三行中的 “M “设置生成的网格并不具有完全的六边形对称性。
5.6 IBZKPT 文件
IBZKPT 文件与 KPOINTS 文件兼容,如果在 KPOINTS 文件中选择了自动生成k网格,则会生成 IBZKPT 文件。该文件包含 “Entering all k-points explicitly “格式的 k 点坐标和权重(如果选择了四面体方法,还包含附加的四面体连接表),用于手动输入k 点。该文件也可以通过外部工具生成:
> kpoints
如果要多次使用一组 KPOINTS,可以将 IBZKPT 复制到文件 KPOINTS 中,以节省时间。
5.7 POSCAR 文件
此文件包含晶格常数和离子位置,对于分子动力学模拟,还可以包含起始速度和预测-修正坐标。通常的格式如下:
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第一行视为注释行(应写下体系的 “名称”)。第二行提供一个通用缩放因子(”晶格常数”),用于缩放所有晶格矢量和所有原子坐标。(如果该值为负,则为晶胞的总体积)。在接下来的三行中,给出了定义体系单元格的三个晶格矢量(第一行对应第一个晶格矢量,第二行对应第二个晶格矢量,第三行对应第三个晶格矢量)。第六行提供每个原子种类的原子数(每个原子种类一个数字)。排序必须与 POTCAR 和 INCAR 文件一致。第七行切换到 “Selective dynamics “模式(只与第一个字符是相关的,且必须是 “S “或 “s”)。该模式允许为每个原子提供额外的标志,表明是否允许该原子的坐标在离子弛豫过程中发生变化。如果只有缺陷周围的某些 “shells “或表面附近的某些 “layers “需要弛豫,该设置会非常有用。注意:’Selective dynamics’输入标签是可选的:如果跳过了 “Selective dynamics(选择动力学)”标签,第七行将提供笛卡尔和正格子之间的切换。
第七行(若启用 “selective dynamics” 则为第八行)指定了原子位置是使用笛卡尔坐标还是直角坐标(分数坐标)。与 KPOINTS 文件一样,只有该行的第一个字符才有意义,VASP 识别的唯一关键字 符是 “C”、”c”、”K “或 “k”,用于切换到笛卡尔坐标模式。接下来的几行给出了每个原子的三个坐标。在direct模式下,这些位置由以下公式给出:
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其中, 是三个基向量,  x1是提供的值。在笛卡尔坐标模式下,位置只按 POSCAR 文件第二行的系数 s 缩放:
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这些行的顺序必须正确,并与第六行中每个元素的原子数一致。如果不确定输入是否正确,请检查 OUTCAR 文件,该文件包含矢量VASP软件中文保姆级教程手册 | 第五章:使用的文件的最终分量和直接(分数)坐标中的位置。如果开启了selective dynamics,则每个三元组坐标后都会有三个逻辑标志,确定是否允许更改坐标(在我们的示例中,原子 1 的 1.坐标和原子 2 的所有坐标都是固定的)。如果从文件 POSCAR 中删除 “Selective dynamics”一行,这些标志将被忽略(内部设置为 .T.)。
注意 :标记指的是离子在直角坐标中的位置,无论输入的是笛卡尔坐标还是直角坐标。因此,在上面的示例中,第一个离子可以向第一个和第二个正格子矢量的方向移动。
如果没有提供初始速度,文件可能在此结束。在分子动力学中,速度是在初始温度 TEBEG 下根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布随机初始化的(见第 6.29 节)
除了 IBRION=0 和 SMASS=-2 的情况(见第 6.30 节)外,很少手动输入速度。在这种情况下,初始速度保持不变,因此可以计算一组不同线性位置的能量(例如冷冻声子,第 9.9 节;具有不同键长的二聚体,第 9.6 节)。如前所述,第一行提供了直角坐标和笛卡尔坐标之间的切换。接下来的几行提供了初始速度。速度单位为(A˚/fs,此处不需要乘以比例因子)或(正格子矢量/时间步长)。
注意:当 IBRION=0 和 SMASS=-2 时,实际步骤为 POTIM*读取速度。为避免歧义,请将 POTIM 设为 1。在这种情况下,速度被简单地解释为矢量,离子沿着矢量移动。在 “cartesian”开关下,矢量以笛卡尔坐标(A˚,在这种情况下无需乘以缩放因子)给出;在 “direct”开关下,矢量以直接坐标给出。
预测-校正坐标仅用于从上次运行的 CONTCAR 文件继续进行分子动力学运行,不能手动输入。
5.8 CONTCAR 文件
在每个离子步骤之后(能否读取文件取决于操作系统。VASP 对文件进行写入、刷新和倒回操作。如果停止 VASP,应该可以继续读取 CONTCAR 文件。)和每个计算任务结束时,都会写入一个 CONTCAR 文件。该文件具有有效的 POSCAR 格式,可用于 “continuation “作业。
对于MD(IBRION=0)运行,CONTCAR包含下一个MD作业所需的实际坐标、速度和预测-校正坐标的输入。
对于弛豫计算,CONTCAR 包含弛豫计算最后一个离子步的位置。如果弛豫计算尚未收敛,则应在继续计算前将 CONTCAR 复制到 POSCAR。对于静态计算,CONTCAR 与 POSCAR 相同。
5.9 EXHCAR 文件
VASP.3.2 和 VASP.4.X 中不需要该文件,因为所需的表格由 VASP 直接计算。请谨慎使用 EXHCAR 文件。如果该文件存在,它必须包含一个均质电子气的交换相关能表,该表是区间[0,RHO(2)]内电荷密度的函数。该文件可以用程序:
> setexch
setexch 随软件包一起发布,但必须单独创建,方法是在VASP 目录中键入:
> make setexch
如果执行 setexch,会要求输入几个参数,请输入以下类似值:
  1. Perdew and Zunger, PHYS. REV. B23, 5048 (1982)
  2. Vosko, Wilk and Nusair, CAN. J. PHYS. 58, 1200 (1980)
  3. Gunnarson and Lundqvist
  4. Hedin and Lundqvist, J. PHYS. C4, 2064 (1971)
  5. Barth and Hedin
  6. Wigner-interpolation
1
Relativistic corrections? (.T. of .F.)
.T.
Interpolation type from para- to ferromagnetic corr.
  1. exchange-like ’standard interpolation’
  2. Vosko-type function (CAN. J. PHYS. 58, 1200 (1980)
0
maximal small electron density RHO(1) ?
.5
number of points N(1) between 0 and RHO(1) ?
2000
maximal electron density RHO(2) ?
50.5
为了获得良好的插值精度,表格被分成两个区域:低密度区域(0… ” maximal small electron density RHO(1) ?”)和高密度区域(” maximal electron density RHO(2) ?”)。这样就可以对原子和分子进行精确的插值。一般来说大致推荐值,RHO(2) 不应超过 200,对于过渡金属来说,这一数值已经足够,通常建议所有材料都采用这一设置。对于主族中的简单元素,10 左右的数值就足够了。选择的相关类型应与生成赝势时使用的类型相同(通常为具有相对论修正的Perdew 和 Zunger 参数化的 Ceperley-Alder,即开关为 “1”)。
从 3.2 版开始,VASP 在内部生成 EXHCAR 文件,在这种情况下,参数(在上面的示例会话中)被用于创建表格,只有第一个参数被用于赝势。
5.10 CHGCAR 文件
该文件包含晶格矢量、原子坐标、总电荷密度乘以精细 FFT 网格(NG(X,Y,Z)F)上的体积 ρ(r)∗Vcell 以及 PAW 单中心占据。CHGCAR 可用于从现有电荷密度重新启动 VASP,由于 PAW 单中心占据难以解析,因此使用 CHG 文件进行可视化。可以通过在INCAR文件中设置:
LCHARG = .FALSE. (见第 6.52 节)。在 VASP 中,使用以下 Fortran 命令写入密度:
WRITE(IU,FORM) (((C(NX,NY,NZ),NX=1,NGXC),NY=1,NGYZ),NZ=1,NGZC)
x 索引是最快的索引,z 索引是最慢的索引。该文件可以无格式读取,因为至少在新版本中,可以保证每个数字之间都有空格分隔。在可视化文件之前,请不要忘记除以体积!
对于自旋极化计算,可以在 CHGCAR 文件中找到两组数据。第一组包含总电荷密度(自旋向上加自旋向下),第二组包含磁化密度(自旋向上减自旋向下)。对于非线性计算,CHGCAR 文件包含按此顺序排列的 x、y 和 z 方向的总电荷密度和磁化密度。
对于动力学模拟(IBRION=0),文件中的电荷密度是为下一步计算预测的电荷密度:即与 CONTCAR 文件兼容,但与 OUTCAR 文件中的最后位置不兼容。这样,CHGCAR 和 CONTCAR 文件就可以一致地用于分子动力学续算任务。对于静态计算和弛豫(IBRION=-1,1,2),写入的电荷密度是最后一步的自洽电荷密度,可用于精确的能带结构计算等(见第 9.3 节)。
注意:由于写入文件 CHGCAR 的电荷密度并非 CONTCAR 文件中各位置的自洽电荷密度,因此请勿在动力学模拟(IBRION=0)之后直接进行能带结构计算(ICHARG=11)(参见第 9.3 节)。
5.11 CHG 文件
该文件包含晶格矢量、原子坐标以及在每个第十个MD步骤(即MOD(NSTEP,10)==1)时(此处NSTEP从1开始)在精细FFT网格(NG(X,Y,Z)F)上的体积乘以总电荷密度ρ(r) * Vcell
为了节省磁盘空间,写入 CHG 文件的数据比写入 CHGCAR 文件的少。该文件可用于为可视化程序(如 IBM 数据资源管理器)提供数据。(对于 IBM 数据资源管理器,可以使用工具将 CHG 文件转换为有效的数据资源管理器文件)。可以通过设置
LCHARG = .FALSE.
即可避免 CHG 文件被写出(见第 6.52 节)。CHG 文件的数据排列方式与 CHGCAR 文件类似(见第 5.10 节),但 PAW 单中心占据除外,CHG 文件中缺少 PAW 单中心占据。
5.12 WAVECAR 文件
WAVECAR 文件是一个二进制文件,包含以下数据:
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通常情况下,WAVECAR文件提供了进行连续计算的合适的初始波函数。对于动力学模拟(IBRION=0),文件中的波函数通常是为下一步计算预测的波函数:即该文件与 CONTCAR 兼容。WAVECAR、CHGCAR 和 CONTCAR 文件可同时用于分子动力学计算。对于静态计算和弛豫计算(IBRION=-1,1,2),写入的波函数是上一步 KS 方程的解。可以通过设置
LWAVE = .FALSE.
即可避免写出 WAVECAR(波函数)(见第 6.52 节)。
注意:对于动力学模拟(IBRION=0),WAVECAR 文件包含与 CONTCAR 兼容的预测波函数。如果希望使用这些波函数进行其他计算,请首先将 CONTCAR 复制到 POSCAR,并使用ICHARG=1 继续运行另一个静态(ISTART=1;NSW=0)计算。
5.13 TMPCAR 文件
TMPCAR是在使用完全波函数预测进行动力学模拟和弛豫计算时生成的二进制文件。它包含前两步的离子位置和波函数。这些都是波函数外推法所需要的。通过在 INCAR 文件中设置 ISTART=3 标志(参见 INCAR 的描述,第 6.14 和 6.26 节),可以将 TMPCAR 文件用于 MD 续算任务。
除了TMPCAR文件外,VASP.4.X还可以使用内部的临时文件。这样速度更快、效率更高,但当然需要更多内存(详见第 6.26 节)。
5.14 EIGENVALUE 文件
EIGENVALUE 文件包含模拟结束时所有 k 点的 Kohn-Sham 本征值。对于动力学模拟(IBRION=0),文件中的本征值通常是下一步的预测值:即该文件与 CONTCAR 兼容。对于静态计算和弛豫过程(IBRION=-1,1,2),本征值为上一步的 KS 方程解。
注意 对于动力学模拟(IBRION=0),EIGENVAL 文件包含与 CONTCAR 兼容的预测波函数。如果希望将本征值用于其他计算,请首先将 CONTCAR 复制到 POSCAR,并使用ICHARG=1 继续运行另一个静态(ISTART=1;NSW=0)计算。
5.15 DOSCAR 文件
DOSCAR 文件包含 DOS 和积分DOS。单位为 “状态数/单位晶胞”。对于动力学模拟和弛豫,将向文件中写入平均 DOS 和平均积分 DOS。关于如何取平均值的说明,请参见 6.21 和 6.37)。DOSCAR 文件的前几行是文件标题,后面的 NDOS 行包含三个数据
energy DOS integrated DOS
态密度(DOS) 实际上是由两点之间的积分态密度之差决定的,即
i) = (Ni)−Ni−1))/∆ε,
其中,∆ε 是两点之间的距离(DOSCAR 文件中两个网格点之间的能量差),N(εi) 是积分DOS ε
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这种方法可以精确地保留电子总数。对于自旋极化计算,每行包含五个数据
energy DOS(up) DOS(dwn) integrated DOS(up) integrated DOS(dwn)
如果在 INCAR 文件中设置了 RWIGS 或 LORBIT(Wigner Seitz半径,见第 6.336.34 节),则会计算出 lm 和site-projected DOS (分波态密度)并写入 DOSCAR 文件。每个离子写入一组数据,每组数据包含 NDOS 行,数据如下
energy s-DOS p-DOS d-DOS
energy s-DOS(up) s-DOS(down) p-DOS(up) p-DOS(dwn) d-DOS(up) d-DOS(dwn)
对于非自旋极化和自旋极化情况分别如上所示。与之前一样,写入密度被理解为两点之间的积分 DOS 之差。
对于非线性计算,总 DOS 的格式如下:
energy DOS(total) integrated-DOS(total)
关于单自旋分量信息,只有分波态密度才有,其格式为 energy s-DOS(total) s-DOS(mx) s-DOS(my) s-DOS(mz) p-DOS(total) p-DOS(mx) …
在这种情况下,可以获得(位点投影)总态密度(total)和(位点投影)在 x(mx)、y(my)和 z(mz)方向上的能量解析磁化密度。
在所有情况下,lm-和位点投影 DOS 的单位都是态/原子/能量。
在并行版本中,对于下列情况,不计算位点投影 DOS:
vasp.4.5, NPAR≠1 no site projected DOS
vasp.4.6, NPAR≠1, LORBIT=0-5 no site projected DOS
在 vasp.4.6 中,即使 NPAR 不等于 1,也可以在 LORBIT=10-12 时计算位点投影 DOS(与以前的版本相反)。
注意:对于弛豫计算,DOSCAR 通常是无用的。如果想获得最终构型的精确 DOS,首先将 CONTCAR 复制到 POSCAR,然后继续进行静态(ISTART=1;NSW=0)计算。
5.16 PROCAR 文件
对于静态计算,PROCAR 文件包含每个能带的 spd- 和位点投影波函数特征。波函数特性的计算方法是将波函数投影到每个离子周围半径为 RWIGS 的球面内非零的球谐函数上。必须在 INCAR 文件中指定 RWIGS 才能获得该文件(见第 6.33 节)。注意:如果 NPAR不等于 1,在并行版本中将不计算每个能带的 spd 和位点投影特性。
5.17 PCDAT 文件
文件 PCDAT 包含相关函数对。对于动力学模拟(IBRION>=0),将向文件中写入平均的相关性对(见第 6.21 和 6.31 节)。
5.18 XDATCAR 文件
经过 NBLOCK 离子步后,离子构型将写入文件 XDATCAR(见第 6.21 节)。
5.19 LOCPOT 文件
从 VASP 2.0 版开始可用。
LOCPOT 文件包含总局域电势(以 eV 为单位)。要写入该文件,需要一行
LVTOT = .TRUE.
该行必须存在于 INCAR 文件中(见第 6.52 节)。在当前版本(VASP.4.4.3)中,只写入电势的静电部分(不添加交换相关)。这对于功函数的评估是有利的,因为静电势比总势能更快地收敛到真空水平。但是,如果要加入交换相关势,只需修改 main.F 中的一行即可:
! comment out the following line to add exchange correlation
! INFO%LEXCHG=-1
CALL POTLOK(…)
注意:旧版本在从服务器检索时可能会有不同的表现。请随时自行检查 main.F 是否按期望的方式运行(只需在 main.F 中搜索 LEXCHG=-1)。如果 LEXCHG=-1 行被注释掉,交换相关能就会被添加。建议在评估 LOCPOT 时避免出现环绕错误。这可以通过在 INCAR 文件中设置PREC=High 来实现。
LOCPOT 文件的数据排列与 CHGCAR 文件类似(见第 5.10 节)。
5.20 ELFCAR 文件
从 VASP 3.2 版起可用。
当 INCAR 文件中的 LELF 标志(见第 6.55 节)设置为 .TRUE 时,将创建 ELFCAR 文件,其中包含 ELF(电子局域化函数)。
其格式与 CHG 文件相同。建议在评估 ELFCAR 文件时避免环绕错误。这可以通过在 INCAR 文件中设置 PREC=High 来实现。
5.21 PROOUT 文件
从 VASP 3.2 版开始可用。
该文件包含波函数在以每个离子为中心、半径为 RWIGS 的球面内非零的球谐函数上的投影。(VASP软件中文保姆级教程手册 | 第五章:使用的文件)。
只有在 INCAR 文件中设置了 LORBIT 标志(见第 6.34 节)并定义了适当的 RWIGS(见第 6.33 节)时才会写入。
格式如下:
第1行 PROOUT
第 2 行:k 点、能带和离子数
第3行:类型数的两倍,然后是每种类型的离子数
第 4 行:每个 k 点(内循环)和能带(外循环)的费米权重
第 5 行-……:投影 PNlmnk 的实部和虚部,适用于每个 lm 量子数(内循环)、能带、每种类型的离子、k 点和离子类型(外循环)
接下来:增量部分
最后:每个 lm 量子数(内循环)、每种类型的离子、离子类型、能带和 k 点(外循环)的投影的相应增量部分
有了这些信息,就可以构建投影到成键和反键分子轨道上的分波 DOSs 或 coop(晶体重叠布居函数)。
5.22 PRJCAR 文件
从 VASP 5.3.2 版开始可用。
该文件存储 k 点投影方案的输出结果(见第 6.82 节)。文件格式如下:
文件标题部分列出了POSCAR.prim文件中定义的结构的倒易空间基向量,以及投影方法在上述倒易空间单元的布里渊区(IBZ)不可约部分找到的点集{k}的列表(见第 6.82 节)。
PRJCAR 文件主体部分列出了以下内容:
VASP软件中文保姆级教程手册 | 第五章:使用的文件
其中 n 是能带索引,标记 POSCAR 文件定义的结构 IBZ 中的 NKPTS 点,σ 是自旋索引,k′ 指 POSCAR.prim文件的 IBZ 中的 NKPTS PRIME 点(见第 6.82 节)。
对于 kσ 处的每个能带 n,PRJCAR 的主体列出了索引 n 和本征能εn,接下来是一个或多个行,共计有NKPTS_PRIME个Knkσk′条目,每个条目对应一个k’点。
5.23 makeparam 实用程序
makeparam 实用程序可检查所需内存量。
在VASP 所在目录下输入
makeparam
来编译程序(仅限串行版本)。输入 makeparam 可启动程序,并在屏幕上提示内存需求。
5.24  内存要求
VASP 的内存需求很容易超出计算机设备。在这种情况下,第一步是猜测内存需求过大的原因。有两种可能性:
  • 波函数的存储:所有 k 点的所有能带必须同时保存在内存中。波函数的内存需求为
NKDIM*NBANDS*NRPLWV*16
系数 16 是因为所有量都是 COMPLEX*16。
  • 工作矩阵用于表示电荷密度、局域电势、结构因子和大工作矩阵:在第二细分网格上共分配了约 10 个工作矩阵:
4*(NGXF/2+1)*NGYF*NGZF*16
同样,所有量均为 COMPLEX*16。
请尝试通过减少相应参数来降低内存需求。

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