第八节 强关联体系+U计算---华算科技

8th
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数据对比
4. 数据处理
a：CeO2
百度文库
a：CeO2 （+U）
a：CeO2，计算DOS未加U，得到bandgap约为1.87eV；
b：CeO2计算DOS加U，得到bandgap约为2.71eV
实验值：CeO2 bandgap 2.9eV
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2018
HUA SUAN
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1. CeO2晶胞优化 Tools→ InfomaticA → Search
选择需要的结构， 右键→View
搜索条件：CeO2化学式搜索
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1. CeO2晶胞优化
SYSTEM = CeO2 ISTART = 0 ICHARG = 2 PREC=Normal LREAL = .F. IBRION =2 ISIF=3 NSW = 100 POTIM = 0.5 EDIFFG = -0.05 ENCUT = 400 eV ALGO=Fast ISPIN = 2 ！ CeO2有spin电子 VOSKOWN=1 NELM = 100 EDIFF = 0.1E-04 LCHARG = .F.
3）修改INCAR
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vi EIGENV AL
2. CeO2电子自洽计算
查看输出文件：EIGENVAL，记住能带数（18）
体系名称、个数、结构信息
电子数、k点数、band数 每 个K点空间位置及权重
此k点处所有能带对应的能量
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3. CeO2非自洽计算
非自洽计算流程: 1）创建dos文件夹（在scf文件夹基础上修改输入文件）： cp –r ceo2-scf ceo2-dos 2） 将分析dos的脚本文件复制到ceo2-dos文件夹中： cp split_dos si-dos 3）修改INCAR
LDA 总能
考虑了电子库伦交换 作用的Hubbard U项
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第八节 强关联体系+U计算
U值怎么确定？ ⚫ 对U值做一系列测试，求得与实验值较为接近的结果 ⚫ 研究较为成熟的体系，参考文献值 V ASP计算中，采用LDA+U模型 U值由以下三个参数控制，LDAUL，LDAUU，LDAUJ LDAUL——对具体的p-/d-/f-轨道加U LDAUU——电子库伦相互作用项（on-site Coulomb interaction） LDAUJ——电子交换相互作用项（on-site exchange interaction） （U-J ——有效U值）
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第八节 强关联体系+U计算
什么是强关联电子体系？ 对于弱关联体系，DFT-LDA近似就能很好的描述材料的电子特性。 而对 于含有d层尤其是f层电子的体系，电子--电子库伦互作用导致的局 域电 子占据态会强烈影响体系的能级分布。 电子间的库伦交互作用不可忽略——强关联体系。 强关联体系的处理——引入Hubbard U模型
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第八节 强关联体系+U计算
O： [He]2s2 2p4 Ce：[Xe]4f1 5d1 6s2
Ce8c
O： -2 Ce：+4
O4c
CeO2 具有f层电子
电子局域性 +U （on-site ）
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POTCAR（略）
8th
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2. CeO2电子自洽计算
电子自洽计算流程：
1）新建scf的文件夹 cp –r ceo2-opt ceo2-scf 2）将CONTCAR复制成POSCAR cp CONTCAR POSCAR
scf-INCAR
SYSTEM = CeO2 LW A VE = .T. ISTART = 0 ISMEAR = 0 ICHARG = 2 SIGMA = 0.2 PREC=Normal LREAL = .F. +U部分参数设置 IBRION =-1 LDAU = .TRUE. ISIF=2 LDAUTYPE = 2 NSW = 0 LDAUL = -1 3 POTIM = 0.5 LDAUU = 0 5.5 EDIFFG = -0.05 LDAUJ = 0 0.5 ENCUT = 400 eV LMAXMIX = 6 ALGO=Fast ISPIN = 2 ！ CeO2有spin电子 VOSKOWN=1 NELM = 200 EDIFF = 0.1E-04 LCHARG = .T.
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零基础，快速搞定VASP 计算入门
二 〇 一 八 年 十 月
目录
1
2 3 4 5 VASP 软件介绍 6 7 8 能带结构计算 弹性常数计算 强关联体系+U计算
通过超算平台使用VASP VASP 软件输入输出 表面吸附计算 态密度计算
9
10
磁性体系计算
杂化泛函计算
第八节 强关联体系+U计算
LW A VE = .F ISMEAR = 0 SIGMA = 0.2 +U部分参数设置 LDAU = .TRUE. LDAUTYPE = 2 LDAUL = -1 3 LDAUU = 0 5.5 LDAUJ = 0 0.5
（打开+U设置） （默认值，U值由U-J确定） （-1：不加U；1-p轨道；2-d轨道； 3-f 轨道） （O不加U，Ce的f轨道上+U，U值取5 （U-J））
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第八节 强关联体系+U计算
+U参数具体介绍 LDAU = .TRUE. （控制计算中是否考虑在位库伦校正相） LDAUTYPE = 2 （+U的类型，1|2|4；2-默认值Dudarev’s approach；U-J具有实 际物理意义） LDAUL = -1 3 （控制具体的原子轨道上加U；-1：不加U；1-p轨道；2-d轨道；3-f轨道） LDAUU = 0 5.5 （O不加U，Ce的f轨道上+U，U值由LDAUU-LDAUJ确定） LDAUJ = 0 0.5 LMAXMIX = 6 （对+U体系，设置线性混合参数，f轨道设为6）
LW A VE = .T. ISMEAR = -5 SIGMA = 0.2 LDAU = .TRUE. LDAUTYPE = 2 LDAUL = -1 3 LDAUU = 0 5.5 LDAUJ = 0 0.5 LMAXMIX = 6 NBANDS= 18 LORBIT=10 （将分波态密度输出到DOSCAR） ICHARG=11 （读取前一步计算完的CHGCAR） EMIN= -35 EMAX= 15 NEDOS=1000
运行split_dos脚本
./split_dos
文件夹中则产生DOS0、DOS1、DOS2、DOS3等4个文件，其中 DOS0为TDOS（总态密度），DOS1-DOS3分别为两个O和Ce原子 的 态密度
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4. 数据处理 保存计算结果文件 通过xftp将DOS0回传至本地 画图分析 采用origin软件直接打开DOS0或其他DOS，bandgap约为 2.71eV
LMAXMIX = 6
（对+U体系，设置线性混合参数， 针对f轨道，取6）
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POSCAR
CeO2 1.0
1. CeO2晶胞优化
KPOINTS
mesh auto 0 G 4 4 4 0 0 0
0.00000010 2.70300005 2.70300000 2.70300005 0.00000005 2.70300000 2.70300005 2.70300000 0.00000000 21 Direct 0.25000000 0.25000000 0.25000000 0.75000000 0.75000000 0.75000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
做计算 找华算
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3. CeO2非自洽计算
查看输出文件：DOSCAR
前边6行与EIGENV AL中的含义相同
能量
DOS
integrated
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3. CeO2非自洽计算
处理数据——分割态密度 采用脚本分割DOS：split_dos
确认自己在si-dos文件夹 赋予split_dos可执行权限 chmod +x split_dos
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dos-INCAR
3. CeO2非自洽计算
SYSTEM = CeO2 ISTART = 1 PREC=Normal LREAL = .F. IBRION =-1 ISIF=2 NSW = 0 POTIM = 0.5 EDIFFG = -0.05 ENCUT = 400 eV ALGO=Fast ISPIN = 2 ！ CeO2有spin电子 VOSKOWN=1 NELM = 200 EDIFF = 0.1E-04 LCHARG = .T.