VASP | 理论计算常见问题解答(96):掺杂体系投影能带计算的归一化问题解析

Q1:朱老师,优化异质结后两个金属晶体连起来了,这是正常的吗?

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A:很多时候是正常的,但前提是做的是真正接触型异质结。

①界面最近原子距离是否合理?若只是比初始值缩短一些、形成连续界面,通常正常,若短到明显不合理,甚至出现原子互相穿插、局部键长异常短,那就不对;

②换几个不同初始层距、横向错位方式重新优化。如果最后都收敛到类似的连接界面,而且结合能更低,那基本说明这是稳定构型。

Q2:朱老师,我在算掺杂的结构优化的时候一加U值就优化不出来,不收敛,但是不加U值的话能收敛但是计算出来的能带严重低估带隙,老师这个有什么办法解决吗?

A:有办法,别硬上U,建议先无U收敛,再分步加U。

一、先用PBE收敛电荷和结构,再读WAVECAR逐步开U,VASP官方对磁性/LDA+U体系就推荐这种分步法;

二、开U后优先改电子收敛:ALGO=All,TIME=0.05,适当增大NBANDS,并减小混合参数如BMIX/BMIX_MAG,必要时分几次续算;

三、若是d或f掺杂,记得设LMAXMIX=4/6,并给合理MAGMOM初猜,这对DFT+U收敛很重要;

四、若只是为修正带隙,可先用无U结构,再做带U静态/能带,但最终关键结果最好再用带U结构复核。

Q3:朱老师,建立老师请问对于掺杂体系的能带计算,比如A1B100,想要看不同元素的投影能带,是不是应该归一化,比如说计算出的A的权重*100?

A:一般不该把A的投影权重乘100,投影能带通常看原始权重,只有做“A vs B”定量比较时,才考虑按原子数做每原子归一化。
VASP 的 PROCAR 本质上给的是每个 k 点、每条能带对各原子/轨道的投影波函数成分,不是按化学计量自动归一化,而且总投影常常小于 1,因为还有原子球外的成分;
真要和 B 比谁贡献更强,更合理的是把 B 的总投影 ÷ 100,和 A 做每原子平均贡献比较,否则只因为 B 原子数多,图上天然就更粗。

Q4:老师,Al3Ni(111)与Al2O3(0001)组成的异质结,层间距2埃左右,表层是氧化物,底层和表层都进行了2✖2扩胞,这样原子数太多,算的速度太慢了,能不能把黄色框里的原子删掉?

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A:远离界面的外侧层,可以减薄,包含界面首层、次表层,不建议删;

氧化物表面对终止和层数比较敏感,其表面终止本身也很关键;

先在更小模型上做厚度收敛,再搬到 2×2。

Q5老师,每次迭代的最后一次循环输出的总能,为什么和这个结构下最后的总能不一样呢?

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A:正常,最后一行 F=/E0= 才是这个结构该取的能量,不要拿最后一个 DAV 直接当最终总能。

F 和 E0 本来就不一定相同。F 是带展宽 SIGMA 的自由能,E0 是把熵项去掉并外推到 sigma→0 后的能量,所以开了 smearing 时二者会有差别;

差别包括范德华力,压强对能量的贡献。

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