VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)

VASP自洽计算原理

VASP(Vienna Ab initio Simulation Package)是一款基于密度泛函理论(DFT)的量子力学模拟软件,广泛应用于材料科学、化学、物理学等领域。其核心计算方法之一是自洽场(Self-Consistent Field, SCF)算法,解决Kohn-Sham方程该算法通过迭代计算电子波函数和密度,直到系统达到自洽状态。
VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)
自洽计算是VASP计算中最基础也是最重要的步骤,其目的是找到电子波函数和相应的总能量,使得电子在晶胞中的分布达到自洽。自洽计算通常包括电荷密度的初始化、波函数的迭代优化以及能量和力的计算。

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
LVHAR=.T.  #输出静电势
LDIPOL=.T. #开启偶极修正
IDIPOL=3 #偶极修正z方向
NEDOS=1000 #态密度取点个数
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电荷密度计算

第一步,进入pt计算文件夹
cd crystal/pt 
结构优化pure文件夹复制成自洽计算s文件夹
cp -r pure s 
进入s文件夹
cd s
VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)
把 CONTCAR 复制成POSCAR
cp CONTCAR POSCAR
VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)
第二步修改结构优化的 INCAR 文件
修改 INCAR 文件,让VASP执行自洽计算,修改IBRION=-1、NSW=0、LVHAR=.T.
vi INCAR
第三步,提交自洽计算
sbatch JOB
VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)
使用 squeue 命令来看任务队列,已清空。
VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)
计算完成后查看输出文件output
cat output
VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)
第四步,计算功函数
搜索真空能级
grep vac OUTCAR
搜索费米能级
grep fermi OUTCAR
VASP教程 | VASP如何计算功函数?(含实操截图)

work function=vac-fermi

总结

华算科技朱老师给各位介绍 pt 001 的功函数计算,功函数的计算依托于自洽计算。先来到超算上,之前已经做好了 001 面的结构优化 pure 文件夹的计算,接下来把pure复制成 s 自洽计算的文件夹,进去之后,第一步把 CONTCAR 变成POSCAR,保留优化的结构,然后修改INCAR,先进行自洽计算参数的调整,IBRION =-1,NSW =0,然后再加上功函数需要的偶极修正及态密度标签。第一个偶极修正 LDIPOL=.T.,开启偶极修正,IDIPOL=3,偶极修正的方向沿着 z 方向, LVHAR= .T. ,输出静电式文件,当然这个可以不输出啊。
最后一个是态密度取点个数 NEDOS=1000,因为功函数是真空能级减去费米能级的数值。前面三个标签是为了获得真空能级,最后一个为了获得准确的费米能级。保存,提交,那么待这个计算完成,可以在 OUTCAR 中检索到真空能级和费米能级的数值,两个相减就是这个材料的功函数。
现在这个自洽计算已经完成了,先来检索真空能级,搜索标签vac,可以看到真空能级在这个模型的上端和下端两个都是4.25,非常的接近,因为这个pt上表面和下表面是几乎一样的。第二个搜索关键词fermi,得到它的费米能级是-1.34,那么这两个一减差不多是 5.59 的样子,这个就是pt的一个功函数,大家有兴趣可以去查阅一些化学手册上这个数值字是有的,算出来的还是比较接近的。
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计算功函数专题》探索更多深度教程
【做计算 找华算】
🏅 华算科技提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。
🎯500+博士团队护航,累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果,计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏

 

声明:如需转载请注明出处(华算科技旗下资讯学习网站-学术资讯),并附有原文链接,谢谢!
(0)
上一篇 10小时前
下一篇 1小时前

相关推荐