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第一性原理电子结构计算软件：VASP
• 简介 • 基本任务 • 输入文件 • 输出文件 • 程序举例 • 操作界面
1
简介—VASP是什么
• 全称Vienna Ab-inito Simulation Package • 是目前材料模拟和计算材料科学研究中非常流行的商用软
件之一。 • 是一个采用平面波赝势(或缀加投影波)方法进行从头的分
RCORE = 2.480 outmost cutoff radius
RWIGS = 2.480; RWIGS = 1.312 wigner-seitz radius (au A)
ENMAX = 150.544; ENMIN = 112.908 eV
EAUG = 241.945
10
…………
输出文件
OUTCAR :最主要的输出文件 DOSCAR : 电子态密度文件 EIGENVAL :本征值文件 OSZICAR :每次迭代或原子迟豫(或MD)的信息 CHG和CHGCAR :电荷密度文件 WAVECAR :波函数文件 CONTCAR :原子迟豫或MD后的体系结构文件 IBZKPT :布里渊区中的k点 PCDAT :对关联函数 XDATCAR :在MD时, 原子位置变化的跟踪文件 PROCAR和PROOUT : 波函数投影或分解的文件 LOCPOT :总的局域势 ELFCAR :电子局域函数
3
输入文件
POTCAR KPOINTS POSCAR INCAR
pseudopotentail file（赝势文件，软件本身具有， 用时选择合理的即可）
Brillouin zone sampling（ k点取样设置文件）
structural data（描述体系结构的文件）
steering parameters（计算控制参数文件）
4
INCAR输入文件：设置程序控制参数的值
System 、ISTART、ENCUT、NELM、EDIFF 、EDIFFG、 GGA 、 NPAR、NSW、 IBRION 、 ISIF、 ISYM、 LWAVE 、LCHARG等
例：静态计算(计算总能和自洽的电荷密度)时
SYSTEM = Silicon ENCUT = 350 ISTART = 0 ICHARG = 2 ISMEAR = -5 EDIFF = 1E-5 PREC = Accurate
Cubic SiC 3.57 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 11 Direct 0.00 0.00 0.00 0.25 0.25 0.25
设置体系的名称 晶格常数或缩放系数 原(或晶)胞的基矢
每类原子的个数
确定按何种坐标来写原子位置
第一类原子的第一个坐标 第二类原子的第一坐标
TITEL = US Si
LULTRA = T use ultrasoft PP ?
IUNSCR = 1 unscreen: 0-lin 1-nonlin 2-no
RPACOR = 1.580 partial core radius
POMASS = 28.085; ZVAL = 4.000 mass and valenz
Cubic SiC 3.57 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 11 Cartesian 0.00 0.00 0.00 0.25 0.25 0.25
☺第七行以字母D开头表示下面的是分数坐标，如果是以C或K开头表示下面的坐 标是卡笛尔坐标。
6
如何写出具有复杂结构的晶体的POSCAR： ☺a) 查到该晶体的晶格常数、空间群和乌科夫(Wyckoff)坐标; ☺ b)用Material Studio中Crystal builder或其他的晶体学软件画出晶体，并得到各 个原子的坐标; ☺c)根据空间群国际表写出各等价位置; ☺d)晶体数据库。 目前常采用的是利用Materials Studio中的CASTEP模块得到结构的数据，具体操 作如下图。
7
所得到 的数据 所在文 件夹
8
KPOINTS输入文件: 控制K点的选取方式
• 按普通格式手动输入各个k点(推荐用在计算能带时)
k-points entered manually 5 Reciprocal
0.500 0.000 0.500 1.00 0.475 0.000 0.475 1.00 0.450 0.000 0.450 1.00 0.425 0.000 0.425 1.00 0.400 0.000 0.400 1.00
子动力学模拟的软件包。 • 基于(有限温度下的，对电子气而言)局域密度近似，自由
能作为电子气密度的泛函 • 在每个MD时间步长内精确求解电子气的瞬时基态
2
Байду номын сангаас
基本任务
• 晶体的电子结构(如态密度、能带、电荷密度）计算 • 晶体的磁学性质计算 • 优化晶体的结构参数 • 内部自由度弛豫 • 结构弛豫 • 表面体系的基本性质的计算
标题或注释行，无特别意义 K点的数目 以字母R开头表示k点是按倒格子坐标系 前三个数是k点的坐标，最后一个数是相应k 点的权重(下面共5个k点)
如果是以卡笛尔坐标系来写k点坐 标，则第三行以字母C开头。
9
POTCAR输入文件: 赝势文件
Si 的一种势函数的部分内容
US Si 4.00000000000000000 parameters from PSCTR are: VRHFIN =Si: s2p2 LEXCH = CA EATOM = 115.7612 eV, 8.5082 Ry GGA = -1.4125 -1.4408 .0293 -.9884 eV
设置标题，以说明所计算的体系 设置平面波切断动能(不采用默认值) 说明这次计算是一次全新的计算 按体系中的原子构造初始的原子密度 采用四面体方法 电子迭代的收敛标准是1E-5 精度为Accurate
经验推荐自己手 动设置ENCUT,
SYSTEM,
ISTART,
ICHARG,
ISMEAR, EDIFF, PREC等 的值。
☺可以在一行设置多个关键词（即参数）的值，但是每个关键值之间用分 号(;)隔开。如ISMEAR= 0; SIGMA= 0.2。 ☺当想不用INCAR中某个关键词的值时，在该行前面加上井号(#)注释掉， 如#ISMEAR=0; SIGMA = 0.2
5
POSCAR输入文件：描述体系结构
例:SiC体系的POSCAR文件
• 简介 • 基本任务 • 输入文件 • 输出文件 • 程序举例 • 操作界面
1
简介—VASP是什么
• 全称Vienna Ab-inito Simulation Package • 是目前材料模拟和计算材料科学研究中非常流行的商用软
件之一。 • 是一个采用平面波赝势(或缀加投影波)方法进行从头的分
RCORE = 2.480 outmost cutoff radius
RWIGS = 2.480; RWIGS = 1.312 wigner-seitz radius (au A)
ENMAX = 150.544; ENMIN = 112.908 eV
EAUG = 241.945
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…………
输出文件
OUTCAR :最主要的输出文件 DOSCAR : 电子态密度文件 EIGENVAL :本征值文件 OSZICAR :每次迭代或原子迟豫(或MD)的信息 CHG和CHGCAR :电荷密度文件 WAVECAR :波函数文件 CONTCAR :原子迟豫或MD后的体系结构文件 IBZKPT :布里渊区中的k点 PCDAT :对关联函数 XDATCAR :在MD时, 原子位置变化的跟踪文件 PROCAR和PROOUT : 波函数投影或分解的文件 LOCPOT :总的局域势 ELFCAR :电子局域函数
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输入文件
POTCAR KPOINTS POSCAR INCAR
pseudopotentail file（赝势文件，软件本身具有， 用时选择合理的即可）
Brillouin zone sampling（ k点取样设置文件）
structural data（描述体系结构的文件）
steering parameters（计算控制参数文件）
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INCAR输入文件：设置程序控制参数的值
System 、ISTART、ENCUT、NELM、EDIFF 、EDIFFG、 GGA 、 NPAR、NSW、 IBRION 、 ISIF、 ISYM、 LWAVE 、LCHARG等
例：静态计算(计算总能和自洽的电荷密度)时
SYSTEM = Silicon ENCUT = 350 ISTART = 0 ICHARG = 2 ISMEAR = -5 EDIFF = 1E-5 PREC = Accurate
Cubic SiC 3.57 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 11 Direct 0.00 0.00 0.00 0.25 0.25 0.25
设置体系的名称 晶格常数或缩放系数 原(或晶)胞的基矢
每类原子的个数
确定按何种坐标来写原子位置
第一类原子的第一个坐标 第二类原子的第一坐标
TITEL = US Si
LULTRA = T use ultrasoft PP ?
IUNSCR = 1 unscreen: 0-lin 1-nonlin 2-no
RPACOR = 1.580 partial core radius
POMASS = 28.085; ZVAL = 4.000 mass and valenz
Cubic SiC 3.57 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 11 Cartesian 0.00 0.00 0.00 0.25 0.25 0.25
☺第七行以字母D开头表示下面的是分数坐标，如果是以C或K开头表示下面的坐 标是卡笛尔坐标。
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如何写出具有复杂结构的晶体的POSCAR： ☺a) 查到该晶体的晶格常数、空间群和乌科夫(Wyckoff)坐标; ☺ b)用Material Studio中Crystal builder或其他的晶体学软件画出晶体，并得到各 个原子的坐标; ☺c)根据空间群国际表写出各等价位置; ☺d)晶体数据库。 目前常采用的是利用Materials Studio中的CASTEP模块得到结构的数据，具体操 作如下图。
7
所得到 的数据 所在文 件夹
8
KPOINTS输入文件: 控制K点的选取方式
• 按普通格式手动输入各个k点(推荐用在计算能带时)
k-points entered manually 5 Reciprocal
0.500 0.000 0.500 1.00 0.475 0.000 0.475 1.00 0.450 0.000 0.450 1.00 0.425 0.000 0.425 1.00 0.400 0.000 0.400 1.00
子动力学模拟的软件包。 • 基于(有限温度下的，对电子气而言)局域密度近似，自由
能作为电子气密度的泛函 • 在每个MD时间步长内精确求解电子气的瞬时基态
2
Байду номын сангаас
基本任务
• 晶体的电子结构(如态密度、能带、电荷密度）计算 • 晶体的磁学性质计算 • 优化晶体的结构参数 • 内部自由度弛豫 • 结构弛豫 • 表面体系的基本性质的计算
标题或注释行，无特别意义 K点的数目 以字母R开头表示k点是按倒格子坐标系 前三个数是k点的坐标，最后一个数是相应k 点的权重(下面共5个k点)
如果是以卡笛尔坐标系来写k点坐 标，则第三行以字母C开头。
9
POTCAR输入文件: 赝势文件
Si 的一种势函数的部分内容
US Si 4.00000000000000000 parameters from PSCTR are: VRHFIN =Si: s2p2 LEXCH = CA EATOM = 115.7612 eV, 8.5082 Ry GGA = -1.4125 -1.4408 .0293 -.9884 eV
设置标题，以说明所计算的体系 设置平面波切断动能(不采用默认值) 说明这次计算是一次全新的计算 按体系中的原子构造初始的原子密度 采用四面体方法 电子迭代的收敛标准是1E-5 精度为Accurate
经验推荐自己手 动设置ENCUT,
SYSTEM,
ISTART,
ICHARG,
ISMEAR, EDIFF, PREC等 的值。
☺可以在一行设置多个关键词（即参数）的值，但是每个关键值之间用分 号(;)隔开。如ISMEAR= 0; SIGMA= 0.2。 ☺当想不用INCAR中某个关键词的值时，在该行前面加上井号(#)注释掉， 如#ISMEAR=0; SIGMA = 0.2
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POSCAR输入文件：描述体系结构
例:SiC体系的POSCAR文件