VASP态密度计算实例讲解

VASP自洽计算原理

非自洽计算(Non-self-consistent Calculation)是在自洽计算的基础上进行的进一步计算,其目的是在已有的自洽波函数和电荷密度的基础上,通过改变某些参数(如k点、电子占据数等)来计算特定的物理性质,例如能带结构、态密度(DOS)等。
VASP态密度计算实例讲解
在VASP中,非自洽计算通常用于计算能带结构、态密度、磁性等性质。例如,在计算态密度时,非自洽计算可以生成DOSCAR文件,其中包含每个原子轨道的分态密度信息,进而可以绘制态密度图

准备工作

VASP计算需要准备超算连接软件EASYCONNECT与SSH,建模软件VESTA,超算连接软件Winscp
VESTA软件下载链接
jp-minerals.org/vesta/en/download.html
EASYCONNCT软件下载链接
EasyConnect下载-EasyConnect最新版下载V7.6.7.0
Winscp软件下载链接
Downloading WinSCP-6.5.3-Setup.exe :: WinSCP

VASP输入参数说明

INCAR文件:
ISTART=0    #开始新的任务,随机产生初始波函数
ICHARG=2  #开始新的任务,从原子电荷密度产生体系初始电荷密度
PREC=M   #计算精度,决定ENCUT
ISPIN=2    #打开自旋极化
ALGO=N  #确定电子优化的算法
NELM=60   #电子波函数最多计算60步
EDIFF=1E-5  #相邻两步电子迭代的能量差收敛标准
ENCUT=400  #平面波截断能400 eV
IVDW=11   #考虑范德华力修正
IBRION=-1   #固定结构、自洽计算
NSW=0   #离子弛豫的步数
ISIF=2   #固定晶格优化原子坐标
EDIFFG=-0.1  #离子弛豫的force的收敛标准
ISMEAR=0   #费米能级附近电子占据数为高斯分布,适合金属、半导体、绝缘体
SIGMA=0.1  #高斯分布展宽0.1 eV
KPOINTS文件:
Automatic generation  #注释行
0  #自动产生K点网格
G   #布里渊区K点网格以Gamma点为中心
6 6 1  #K点网格密度
0 0 0  #K点网格中心平移矢量

pt001电态密度计算

第一步,进入pt计算文件夹
cd crystal/pt 
将自洽计算s文件夹复制成非自洽计算dos文件夹
cp -r s dos 
进入dos文件夹
cd dos
VASP态密度计算实例讲解
第二步修改自洽计算的 INCAR 文件
修改 INCAR 文件,让VASP执行自洽计算,修改LORBIT=10、NEDOS=1000
vi INCAR
VASP态密度计算实例讲解
第三步,提交自洽计算
sbatch JOB
VASP态密度计算实例讲解
第四步,用脚本拆解DOSCAR文件并用Origin软件画态密度图
算完之后拆解DOSCAR文件
split_dos
VASP态密度计算实例讲解
然后进到刚才自洽计算的文件夹 crystal/pt/dos,下载总态密度DOS0文件
VASP态密度计算实例讲解
Origin软件读取DOS0文件并绘制总态密度图。
VASP态密度计算实例讲解

总结

华算科技朱老师给大家介绍pt001面的态密度计算,在上一期视频中已经完成了电荷计算,那么接下来把电荷计算的文件夹s变成dos,进入 dos 文件夹只需要修改INCAR,第一个ISTART改成1,代表读取波函数,第二个ICHARG 改成11,代表读取电荷密度且保持不变好,再加上 LORBIT 等于10,进行态密度的原子轨道的投影。最后加一个 NEDOS 等于 1000。 态密度取点个数增加到 1000 个点,保证曲线足够光滑,这样 INCAR就修改好了。保存,退出,提交计算任务,态密度计算完成后可以用 origin 软件进行绘图。
算好了之后会得到一个DOSCAR 文件,现在需要用到一个脚本叫做 split_dos进行分解,分解完之后会得到 DOS0、DOS1-4,其中 DOS0 是总态密度, 1 ~ 4 是 4 个pt原子的分态密度,然后就用 DOS0 来作图,展示其他的原子分态密度,大家可以仿照这个方法来做一下。
进到 DOS 文件夹下载 DOS0,下载完毕之后用 origin 软件导入刚才下载的 DOS0,可以得到 5 列数据,其中第一列是能量,第二第三列是态密度的上旋和下旋的数据,第四、第五列是上旋下旋对应电子态的积分。那么用前三列画一个图,得到这样一个曲线,接下来做一下横纵坐标的调整,横坐标能量,比如让它从- 6 到+ 6 间隔是2,纵坐标的话,-10到+ 10 间隔也用2。再调整一下它的横纵坐标的名称,横坐标是电子能量,然后纵坐标是态密度。然后再把曲线的粗细稍微调整一下,就得到了大概的一个态密度的一个结果。那么很显然,可以看到在费米能级 0 的这个位置,它是有电子态的,所以这个是一个金属的材料。大家有兴趣的话可以去绘制一下pt晶体的态密度,和表面 001 面进行做一个对比。
本文干货内容由拥有15年VASP实战经验的华算科技朱老师(同济大学本博、深圳海外高层次人才)撰写,👉欢迎点击进入《VASP计算态密度专题》探索更多深度教程
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