VASP經(jīng)典學(xué)習(xí)教程-有用

VASP經(jīng)典學(xué)習(xí)教程-有用VASP經(jīng)典學(xué)習(xí)教程-有用VASP經(jīng)典學(xué)習(xí)教程-有用VASP經(jīng)典學(xué)習(xí)教程-有用編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:VASP學(xué)習(xí)教程太原理工大學(xué)量子化學(xué)課題組2012/5/25太原目錄第一章Linux命令 1常用命令 1瀏覽目錄 1瀏覽文件 1目錄操作 1文件操作 1系統(tǒng)信息 1第二章SSH軟件使用 2軟件界面 2SSHtransfer的應(yīng)用 3文件傳輸 3簡(jiǎn)單應(yīng)用 3第三章VASP的四個(gè)輸入文件 3INCAR 3KPOINTS 4POSCAR 4POTCAR 5第四章實(shí)例 5模型的構(gòu)建 5VASP計(jì)算 8參數(shù)測(cè)試 8晶胞優(yōu)化(Cu) 13Cu(100)表面的能量 2吸附分子CO、H、CHO的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 2CO吸附于Cu100表面H位 4H吸附于Cu100表面H位 5CHO吸附于Cu100表面B位 6CO和H共吸附于Cu100表面 7過(guò)渡態(tài)計(jì)算 8第一章Linux命令常用命令瀏覽目錄cd:進(jìn)入某個(gè)目錄。如：cd/home/songluzhi/vasp/CH4cd..上一層目錄；cd/根目錄；ls:顯示目錄下的文件。注：輸入目錄名時(shí)，可只輸入前3個(gè)字母，按Tab鍵補(bǔ)全。瀏覽文件cat：顯示文件內(nèi)容。如：catINCAR如果文件較大，可用：catINCAR|more(可以按上下鍵查看)合并文件：catAB>C(A和B的內(nèi)容合并，A在前，B在后)目錄操作mkdir：建立目錄；rmdir：刪除目錄。如：mkdirT-CH3-Rh111文件操作rm：刪除文件；vi：編輯文件；cp：拷貝文件mv：移動(dòng)文件；pwd：顯示當(dāng)前路徑。如：rmINCARrma*(刪除以a開(kāi)頭的所有文件)rm-rfabc(強(qiáng)制刪除文件abc)tar：解壓縮文件。壓縮文件rar系統(tǒng)信息df：分區(qū)占用大小。如：df-hdu：各級(jí)目錄的大小。top：運(yùn)行的任務(wù)。psax：查看詳細(xì)任務(wù)。kill：殺死任務(wù)。如：kill12058（殺死PID為12058的任務(wù)）注：PID為top命令的第一列數(shù)字。第二章SSH軟件使用軟件界面SSH界面SSHtransferSSHtransfer的應(yīng)用文件傳輸從本地文件中，把所需的計(jì)算文件直接拖到服務(wù)器中。一般就是VASP計(jì)算的四個(gè)文件INCAR，KPOINTS，POSCAR，POTCAR。簡(jiǎn)單應(yīng)用在右側(cè)文件夾中可以直接構(gòu)建文件夾，刪除文件，修改文件。從SSH要cd到某個(gè)文件夾下時(shí)，可先從SSHtransfer進(jìn)入，直接復(fù)制路徑欄，可快速進(jìn)入。第三章VASP的四個(gè)輸入文件INCARSYSTEM=nameENCUT=400PREC=MediumEDIFF=5E-4EDIFFG=GGA=91VOSKWN=1!磁性計(jì)算ISYM=0!對(duì)稱(chēng)0無(wú)1有LREAL=.FALSE.!倒空間ISPIN=2!2磁性計(jì)算1不進(jìn)行ISTART=0!0初次計(jì)算，1再次計(jì)算ICHARG=2!2構(gòu)造原子密度ISMEAR=2!-5半導(dǎo)體；DOS靜態(tài)計(jì)算0；原胞較大，k點(diǎn)小于4，單個(gè)原子，小分子；12金屬體系。SIGMA=IBRION=2!1DIIS,2CG,5頻率，3過(guò)渡態(tài)ISIF=2!2結(jié)構(gòu)優(yōu)化，3晶胞優(yōu)化NSW=200!離子運(yùn)動(dòng)步數(shù)POTIM=!步長(zhǎng)NELMIN=4!最小迭代次數(shù)NELM=200!最多迭代次數(shù)LWAVE=.FALSE.!不輸出波函數(shù)LCHARG=.FALSE.!不輸出密度函數(shù)KPOINTS對(duì)于表面surface0M551000對(duì)于分子和原子atomormolcular1Rec0001POSCARCH4在Co100表面Top位的吸附!(名稱(chēng))CoHC1641SDirectTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTTTTTTTTTTPOTCAR從贗勢(shì)庫(kù)中找到所需元素的贗勢(shì)文件，命名規(guī)則為：POTCAR-C(元素)。把這幾個(gè)文件放到一個(gè)文件夾下，按照前面POSCAR中的元素順序合并在一起。命令為：catPOTCAR-CoPOTCAR-HPOTCAR-C>POTCAR第四章實(shí)例CO+H－CHOCu(100)模型的構(gòu)建過(guò)程：首先通過(guò)MS構(gòu)建好所需模型，導(dǎo)出為*.cif格式；導(dǎo)入到Vesta程序中，輸出為*.vasp。根據(jù)前面所講的POSCAR格式修改，得到所需文件。圖解：1.創(chuàng)建MS文件：2.導(dǎo)入Cu晶胞3.導(dǎo)出為Cif格式打開(kāi)Fileexport，保存類(lèi)型為*.cif，保存在指定位置。4.通過(guò)Vesta導(dǎo)出為*.vasp直接把拖到vesta程序中，打開(kāi)FileExportData...，保存類(lèi)型為*.vasp，保存在指定位置。5.用寫(xiě)字板打開(kāi)根據(jù)所需要求修改，這里不需要修改。在吸附表面時(shí)則需要固定，見(jiàn)。CIFfileCIFfileCu4DirectVASP計(jì)算參數(shù)測(cè)試（VASP）參數(shù)設(shè)置這里給出了贗勢(shì)、ENCUF、K點(diǎn)、SIMGA一共四個(gè)參數(shù)。是都要驗(yàn)證嗎還是只要驗(yàn)證其中一些一、檢驗(yàn)贗勢(shì)的好壞：贗勢(shì)的好壞這里是特意舉例銅原子的吧還是算銅的晶胞時(shí)只用算一下一個(gè)銅原子的就行（一）方法：對(duì)單個(gè)原子進(jìn)行計(jì)算；（二）要求：1、對(duì)稱(chēng)性和自旋極化均采用默認(rèn)值；2、ENCUT要足夠大；3、原胞的大小要足夠大，一般設(shè)置為15足矣，對(duì)某些元素還可以取得更小一些。（三）以計(jì)算單個(gè)Cu原子為例：1、INCAR文件：SYSTEM=CuatomENCUT=eVNELMDL=5ISMEAR=0SIGMA=2、POSCAR文件：atomCu1Direct3、KPOINTS文件：Automatic0Gamma1110004、POTCAR文件：（略）（四）計(jì)算任務(wù)執(zhí)行方法：輸入：mpirun-np4vasp>log&（五）贗勢(shì)好的判斷標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算得到的OUTCAR文件中的“energywithoutentropy”能量值在～eV之間。命令：grep'energywithoutentropy'OUTCAR|tail-1計(jì)算結(jié)果為：二、篩選合適的ENCUT大?。海ㄒ唬┹斎胛募?、用腳本程序代替INCAR文件：rmWAVECARforiin300350400450500docat>INCAR<<!SYSTEM=CuENCUT=$iGGA=91ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=-5PREC=Accurate!echo"ENCUT=$ieV";timempirun-np2vasp>log&E=$(grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%\n",$5}')echo$i$E>>commentdone注：每個(gè)任務(wù)2核，5個(gè)截?cái)嗄埽惨?0核。2、POSCAR文件：CucellCu4Direct3、KPOINTS文件：A0M8884、POTCAR文件：（略）（二）計(jì)算任務(wù)執(zhí)行方法：輸入：dos2unixbash（三）判別標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算完成后得到comment文件，它列出了在每個(gè)ENCUT時(shí)計(jì)算得到的相應(yīng)的總能，只要總能變化在eV左右就足夠了。三、選擇合適的k點(diǎn)數(shù)目：（一）輸入文件：1、INCAR文件：SYSTEM=CuENCUT=eVISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=-5PREC=Accurate2、POSCAR文件：CuCu4Direct3、用腳本程序代替KPOINTS文件：rmWAVECARforiin678910docat>KPOINTS<<!Automaticgeneration0Monkhorst-pack$i$i$i!echo"kmesh=$ix$ix$i";timempirun-np8vasp>log&E=$(grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%\n",$5}')KP=$(grep"irreducible"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%5i\n",$2}')echo$i$KP$E>>commentdone4、POTCAR文件：（略）（二）計(jì)算任務(wù)執(zhí)行方法：輸入：dos2unixbash（三）判別標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算完成后得到comment文件，它列出了在k點(diǎn)數(shù)目與總能的對(duì)應(yīng)值，只要總能變化在eV左右就非常足夠了。四、優(yōu)化選擇合適的SIGMA值（展寬σ值）：（一）為什么要優(yōu)化SIGMA值若展寬σ太小，則計(jì)算難以收斂；若展寬σ太大，則會(huì)產(chǎn)生多余的熵(entropy)，因此必須選擇合適的σ值。(Toolargesmearing-parametersmightresultinawrongtotalenergy,smallsmearingparametersrequirealargek-pointmesh.)（二）ISMEAR和SIGMA：1、ISMEAR和SIGMA這兩個(gè)關(guān)鍵詞要聯(lián)合起來(lái)使用，前者用來(lái)指定smearing的方法，后者用來(lái)指定smearing的展寬——σ值。2、ISMEAR和SIGMA的默認(rèn)值分別為1和。3、ISMEAR可能的取值為-5，-4，-3，-2，-1，0，N(N表示正整數(shù))：ISMEAR＝-5，表示采用Blochl修正的四面體方法；ISMEAR＝-4，表示采用四面體方法，但是沒(méi)有Blochl修正；ISMEAR＝-1，表示采用Fermi-Diracsmearing方法；ISMEAR＝0，表示采用Gaussiansmearing方法；ISMEAR＝N，表示采用Methfessel-Paxtonsmearing方法，其中N是表示此方法中的階數(shù)，一般情況下N取1或2,但是Inmostcasesandleadstoverysimilarresults。4、σ值一般在～eV范圍內(nèi)。5、ISMEAR取值的一些經(jīng)驗(yàn)：（1）一般說(shuō)來(lái)，無(wú)論是對(duì)何種體系，進(jìn)行何種性質(zhì)的計(jì)算，采用ISMEAR＝0并選擇一個(gè)合適的SIGMA值，都能得到合理的結(jié)果。（2）在進(jìn)行靜態(tài)計(jì)算（能量單點(diǎn)計(jì)算,norelaxationinmetals）或態(tài)密度計(jì)算且k點(diǎn)數(shù)目大于4時(shí)，取ISMEAR＝-5。（3）當(dāng)原胞較大而k點(diǎn)數(shù)目較小（小于4個(gè)）時(shí)，取ISMEAR＝0，并選擇一個(gè)合適的SIGMA值。(Ifthecellistoolarge(orifyouuseonlyasingleortwok-points)useISMEAR=0incombinationwithasmallSIGMA=（4）對(duì)半導(dǎo)體或絕緣體，不論是靜態(tài)還是結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算，都取ISMEAR＝-5。(Mind:AvoidtouseISMEAR>0forsemiconductorsandinsulators,sinceitmightcauseproblems.ForinsulatorsuseISMEAR=0orISMEAR=-5.)（5）對(duì)金屬體系(forrelaxationsinmetals)，取ISMEAR＝1或2，并選擇一個(gè)合適的SIGMA值。（三）當(dāng)采用ISMEAR＝0或N時(shí)，如何優(yōu)化選擇合適的SIGMA值1、用腳本程序代替INCAR文件：rmWAVECARforiindocat>INCAR<<!SYSTEM=bccFeENCUT=450GGA=91ISTART=0;ICHARG=2ISMEAR=0;SIGMA=$iPREC=Accurate!echo"SIGMA=$ieV";timevaspTS=$(grep"EENTRO"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%\n",$5}')echo$i$TS>>commentdone2、POSCAR文件：CuCu4Direct3、KPOINTS文件：A0M9994、POTCAR文件：（略）（四）計(jì)算任務(wù)執(zhí)行方法：輸入：dos2unixbash（五）判斷標(biāo)準(zhǔn)：熵(entropy)越小越好，選擇entropyT*SEENTRO值中最小的那個(gè)所對(duì)應(yīng)的SIGMA。(SIGMAshouldbeaslargeaspossiblekeepingthedifferencebetweenthefreeenergyandthetotalenergy.theterm'entropyT*S')intheOUTCARfilenegligible(1meV/atom).)（五）注意：1、當(dāng)k點(diǎn)的數(shù)目發(fā)生變化后，要重新優(yōu)化選擇SIGMA值。晶胞優(yōu)化(Cu)INCARSYSTEM=nameENCUT=400PREC=MediumEDIFF=5E-6EDIFFG=GGA=91ISYM=1LREAL=.FALSE.ISTART=0ICHARG=2INIWAV=1ISMEAR=2SIGMA=IBRION=2ISIF=3NSW=200POTIM=NELMIN=4NELM=200NELMDL=-5ALGO=FLWAVE=.FALSE.LCHARG=.FALSE.POSCARCuCu4DirectKPOINTSCucell0M888000POTCAR（略）命令：mpirun–np8vasp>log&計(jì)算結(jié)果：查看CONTCAR，獲取晶胞參數(shù)a=b=c=誤差=%注：優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)為CONTCAR，導(dǎo)出保存為***.vasp，通過(guò)Vesta打開(kāi)輸出為.cif格式的文件，可用MS打開(kāi)。Cu(100)表面的能量從MS構(gòu)建模型，直到獲得POSCAR。INCARSYSTEM=Cu100ENCUT=400PREC=MediumEDIFF=5E-6EDIFFG=GGA=91LREAL=.FALSE.ISTART=0ICHARG=2ISMEAR=2SIGMA=IBRION=2ISIF=2NSW=200POTIM=NELMIN=4NELM=200LWAVE=.FALSE.LCHARG=.FALSE.POSCARCIFfileCu16SDirectTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTKPOINTS(略)5x5x2POTCAR(略)命令：mpirun–np8vasp>log&grep'energywithoutentropy'OUTCAR|tail-1計(jì)算結(jié)果：ECu100=eV吸附分子CO、H、CHO的結(jié)構(gòu)優(yōu)化CO的結(jié)構(gòu)優(yōu)化：INACARSYSTEM=nameENCUT=400PREC=MediumEDIFF=5E-6EDIFFG=GGA=91ISYM=0LREAL=.FALSE.ISTART=0ICHARG=2ISMEAR=0SIGMA=IBRION=2ISIF=2NSW=200POTIM=NELMIN=4NELM=200LWAVE=.FALSE.LCHARG=.FALSE.KPOINTSCO1R0001POSCARCIFfileCO11DirectPOTCAR（略）命令：mpirun–np8vasp>log&grep'energywithoutentropy'OUTCAR|tail-1計(jì)算結(jié)果：C-O鍵長(zhǎng)：ECO=eVCHO的優(yōu)化：POSCARCHOCOH111Direct其他同上，POTCAR順序C-O-H。命令：mpirun–np8vasp>log&grep'energywithoutentropy'OUTCAR|tail-1計(jì)算結(jié)果：ECHO=H的能量：POSCARCIFfileH1Direct命令：mpirun–np8vasp>log&grepTOTENOUTCAR|tail-1注：?jiǎn)卧幽芰?。?jì)算結(jié)果：EH=eVCO吸附于Cu100表面H位INCARSYSTEM=nameENCUT=400PREC=MediumEDIFF=5E-6EDIFFG=GGA=91ISYM=0LREAL=.FALSE.ISTART=0ICHARG=2ISMEAR=2SIGMA=IBRION=2ISIF=2NSW=200POTIM=NELMIN=4NELM=200LWAVE=.FALSE.LCHARG=.FALSE.KPOINTS552POSCARCO-H-Cu100CuCO1611SDirectTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTPOTCAR按照Cu-C-O的順序合并。命令：mpirun–np8vasp>log&grep'energywithoutentropy'OUTCAR|tail-1計(jì)算結(jié)果：E總=eVEads=eVH吸附于Cu100表面H位INCAR(同(552)POSCARH-H-Cu100CuH161SDirectTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTPOTCAR按照Cu-H的順序合并。命令：mpirun–np8vasp>log&grep'energywithoutentropy'OUTCAR|tail-1計(jì)算結(jié)果：E總=eVEads=eV=kJ/molCHO吸附于Cu100表面B位INCAR(同(552)POSCARCHO-B-Cu100CuCOH16111SDirectTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTTTTPOTCAR按照Cu-C-H-O的順序合并。命令：mpirun–np8vasp>log&grep'energywithoutentropy'OUTCAR|tail-1計(jì)算結(jié)果：E總=eVEads=eVCO和H共吸附于Cu100表面INCAR(同(552)POSCARCO&HH-HCu100CuCOH16111SDirectTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTFFFTTTTTTTTTTTT命令：mpirun–np8va