VASP操作介绍-两次课
[实用参考]VASP经典学习教程
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V ASP学习教程太原理工大学量子化学课题组20PP/5/25太原目录第一章LinuG命令 (1)1.1 常用命令 (1)1.1.1 浏览目录 (1)1.1.2 浏览文件 (1)1.1.3 目录操作 (1)1.1.4 文件操作 (1)1.1.5 系统信息 (1)第二章SSH软件使用 (2)2.1 软件界面 (2)2.2 SSH transfer的应用 (3)2.2.1 文件传输 (3)2.2.2 简单应用 (3)第三章V ASP的四个输入文件 (3)3.1 INCAR (3)3.2 KPOINTS (4)3.3 POSCAR (4)3.4 POTCAR (5)第四章实例 (5)4.1 模型的构建 (5)4.2 V ASP计算 (8)4.2.1 参数测试 (8)4.2.2 晶胞优化(Cu) (13)4.2.3 Cu(100)表面的能量 (2)4.2.4 吸附分子CO、H、CHO的结构优化 (2)4.2.5 CO吸附于Cu100表面H位 (4)4.2.6 H吸附于Cu100表面H位 (5)4.2.7 CHO吸附于Cu100表面B位 (6)4.2.8 CO和H共吸附于Cu100表面 (7)4.2.9 过渡态计算 (8)第一章LinuG命令1.1常用命令1.1.1浏览目录cd:进入某个目录。
如：cd/home/songluzhi/vasp/CH4cd..上一层目录；cd/根目录；ls:显示目录下的文件。
注：输入目录名时，可只输入前3个字母，按Tab键补全。
1.1.2浏览文件cat：显示文件内容。
如：catINCAR如果文件较大，可用：catINCAR|more(可以按上下键查看) 合并文件：catAB>C(A和B的内容合并，A在前，B在后) 1.1.3目录操作mkdir：建立目录；rmdir：删除目录。
如：mkdirT-CH3-Rh1111.1.4文件操作rm：删除文件；vi：编辑文件；cp：拷贝文件mv：移动文件；pwd：显示当前路径。
VASP简介ppt课件
☺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
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
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
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
VASP的关键词详解2
14
文件输出控制
• LWAVE: 确定是否在WAVECAR文件中输出波函数， 默认值为.TRUE.。 • LCHARG : 确定是否在CHGCAR和CHG中输出电 荷密度，默认值为.TRUE. • LVTOT ：确定是否把总的局域势输出到LOCPOT 文件中。默认值为.FALSE. • LELF：确定是否把电子局域函数输出到ELFCAR 文件中。默认值为.FALSE.
1
2 3 4
是
是 是 是
trace only
是 是 是
是
是 是 是
否
否 是 是
否
否 是 否
5
6 7
是
是 是
是
是 是
否
否 否
是
是 否
否
是 是
• PSTRESS ：设置加到体系的应力张量上的应力大少。
7
对称性和温度
• ISYM：确定是否根据体系的对称性进行计算。采用PAW势时，默认 值为2。若采用的超软赝势，则为1。为0则表示不考虑体系的对称性 进行计算。 • SYMPREC: 确定了POSCAR中位置坐标所需要的精度以供考虑体系 的对称性。默认值为10-5。 • LCORR: 决定是否对应力和原子力进行Harris修正。默认值为.TRUE.。 • TEBEG： 分子动力学模拟时的初始温度。默认值为0。当POSCAR 中没有设置初始温度时，原子的初始速度按Maxwell-Boltzmann分布 由TEBEG确定。 • TEEND ：分子动力学模拟时的末态稳定。默认值为TEBEG
• • • •
NPACO : 对关联函数输出的数据的点数，默认值为256 APACO : 在计算对关联函数时确定在多大范围内计算出来。默认值为16 POMASS: 每类原子的质量 ZVAL: 每类原子的价电子数
vasp使用入门
VASP
VASP 入门
物理与信息工程学院 曾永 志
VASP主要输入文件 主要输入文件
主要输入文件： 主要输入文件： INCAR, POTCAR, POSCAR和KPOINTS 和 1. INCAR：控制 如何进行性质计算； ：控制vasp如何进行性质计算； 如何进行性质计算 2. POTCAR：包含体系各种元素赝势； ：包含体系各种元素赝势； 3. POSCAR：描述体系几何参数（基矢，晶格参 ：描述体系几何参数（基矢， 原子位置）； 数、原子位置）； 4. KPINTS：描述不可约布里渊区 点取样 ：描述不可约布里渊区k点取样
2
INCAR
INCAR控制 控制vasp进行何种性质计算， 进行何种性质计算， 控制 进行何种性质计算 参数分类： 参数分类： 注释， 注释，如system 如何输入或构造初始的电荷密度，如ISTART, 如何输入或构造初始的电荷密度， ICHARG, INIWAV 定义电子优化 -平面波切断动能和追加电荷切断值，ENCUT, 平面波切断动能和追加电荷切断值， 平面波切断动能和追加电荷切断值 ENAUG 3
vasp使用简单说明
> vasp &
To initiate VASPVIEW:
> vaspview
To initiate XMGRACE:
> xmgrace
P.3
PC-Cluster
Use the following command to connect.
> ssh vaspxx@140.110.122.5
Use the following command to set up the vasp environment:
2
P.5
∑ψ
i
occ
i
(r )
2
VH (r ) =
∫
ρ (r )
r − r′
d 3r ;
V xc ( r ) = V xc ( ρ ( r ))
LDA
Veff (r + R) = Veff (r )
ψk (r ) = e u(r )
ik ⋅r
uk ( r ) =
Gn <Gmax
∑
Cn e
iGn ⋅r
KPOINTS for band structure k-points along high symmetry lines 10 ! 10 intersections Line-mode cart 0 0 0 ! gamma 0 0 1 !X 0 0 1 !X 0.5 0 1 ! W 0.5 0 1 ! W 0 0 1 ! gamma Only the first character of the third line is significant. ( C, c, K, k ) for Cartesian coordinates Any other character will switch to reciprocal coordinates
VASP经典学习教程-有用
VASP 学习教程太原理工大学量子化学课题组2012/5/25目录第一章Linux命令 (1)1.1 常用命令 (1)1.1.1 浏览目录 (1)1.1.2 浏览文件 (1)1.1.3 目录操作 (1)1.1.4 文件操作 (1)1.1.5 系统信息 (1)第二章SSH软件使用 (2)2.1 软件界面 (2)2.2 SSH transfer的应用 (3)2.2.1 文件传输 (3)2.2.2 简单应用 (3)第三章VASP的四个输入文件 (3)3.1 INCAR (3)3.2 KPOINTS (4)3.3 POSCAR (4)3.4 POTCAR (5)第四章实例 (5)4.1 模型的构建 (5)4.2 VASP计算 (8)4.2.1 参数测试 (8)4.2.2 晶胞优化(Cu) (13)4.2.3 Cu(100)表面的能量 (2)4.2.4 吸附分子CO、H、CHO的结构优化 (2)4.2.5 CO吸附于Cu100表面H位 (4)4.2.6 H吸附于Cu100表面H位 (5)4.2.7 CHO吸附于Cu100表面B位 (6)4.2.8 CO和H共吸附于Cu100表面 (7)4.2.9 过渡态计算 (8)第一章Linux命令1.1 常用命令1.1.1 浏览目录cd: 进入某个目录。
如：cd /home/songluzhi/vasp/CH4 cd .. 上一层目录；cd / 根目录；ls: 显示目录下的文件。
注：输入目录名时，可只输入前3个字母，按Tab键补全。
1.1.2 浏览文件cat：显示文件内容。
如：cat INCAR如果文件较大，可用：cat INCAR | more (可以按上下键查看) 合并文件：cat A B > C (A和B的内容合并，A在前，B在后) 1.1.3 目录操作mkdir：建立目录；rmdir：删除目录。
如：mkdir T-CH3-Rh1111.1.4 文件操作rm：删除文件；vi：编辑文件；cp：拷贝文件mv：移动文件；pwd：显示当前路径。
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VASP 学习教程太原理工大学量子化学课题组2012/5/25 太原目录第一章Linux 命令................... 错误! 未定义书签。
常用命令. ..................... 错误!未定义书签。
浏览目录. ................... 错误!未定义书签。
浏览文件. ................... 错误!未定义书签。
目录操作. ................... 错误!未定义书签。
文件操作. ................... 错误!未定义书签。
系统信息. ................... 错误!未定义书签。
第二章SSH软件使用................. 错误!未定义书签。
软件界面. ..................... 错误!未定义书签。
SSH transfer 的应用................ 错误! 未定义书签。
文件传输. ................... 错误!未定义书签。
简单应用. ................... 错误!未定义书签。
第三章VASP的四个输入文件.............. 错误!未定义书签。
INCAR. ........................ 错误! 未定义书签。
KPOINTS. ........................ 错误! 未定义书签。
POSCAR. ....................... 错误! 未定义书签。
POTCAR. ....................... 错误! 未定义书签。
第四章实例. ..................... 错误!未定义书签。
模型的构建. ................... 错误!未定义书签。
VASP计算 ..................... 错误!未定义书签。
参数测试. ................... 错误!未定义书签。
VASP程序使用教程
-10.2
-10.3
-10.4
Total energy(eV)
-10.5
-10.6
-10.7
-10.8
-10.9 2 4 6 8 10 12
硅体相总能量随K-mesh大小的变化情况
Size of k-mesh
4. Cutoff energy大小的选择：
截至能的大小直接影响到计算结果的精度和计算速度， 因此，它是平面波计算方法的一个重要参数。
的选择可以方便控制平面波基组的大小。
平面波基组方法的不足之处：
1) 所求得的波函数很难寻找出一个直观的物理或化学图象与
化学家习惯的原子轨道的概念相联系，即其结果与化学家 所感兴趣的成键和轨道作用图象很难联系出来，这就为我 们计算结果的分析带来了困难； 2) 考察某些物理量时，例如原子电荷，涉及到积分范围的选
二维固体表面
说明： 重复平板模型中的平移矢量长度必须合理选择，以保证： 1) 对于分子体系，必须保证相邻重复单元中最近邻原子之间的 距离必须至少7~10埃以上； 2) 对于一维体系，相邻两条链最近邻原子之间的距离必须至少 7~10埃以上； 3) 对二维体系，上下两个平板最近邻原子之间的距离必须至少 7~10埃以上； 4) 严格意义上，通过考察体系总能量/能量差值对真空区大小的 收敛情况来确定合理的平移矢量长度。
Surf. Sci., 2007, 601, 3488
6) UPS能谱图像模拟
Surf. Sci., 2007, 601, 3488
7) 材料光学性质计算
8) 其它性质计算，包括功函、力学性质等
2. 重复平板模型(或层晶模型)：
VASP程序采用重复平板模型来模拟零维至三维体系
零维分子体系
vasp介绍与设置
1) 能量计算
J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 191
2) 电子结构(能带结构、DOS、电荷密度分布)
能带结构
DOS
电荷密度分布
J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 19270
3) 构型优化(含过渡态)和反应途径
J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 15454
3) 对各原子的赝势参数，我们最关心的是截至能以及电子数; 4) POTCAR的泛函类型必需与INCAR中GGA关键词定义的 类型一致； 5) 使用zcat命令产生和合并POTCAR文件。
电子数目和组态
构造该赝势时，所采用的泛函类型， 这里为PW91
对应于中等大小的截至能 (构型优化时采用)
对应于低的截至能 (动力学模拟时采用)
及弹性系数时，需要较高的截至能，而通常的构型优化只要
中等大小的截至能即可，另外动力学模拟时，可选取低的截 至能。
不同元素在构造其赝势时，有各自的截至能，对于VASP， 在缺省情况下，选取的是中等大小的截至能，这对于求解多
数物理量是足够的。严格意义上，截至能的确定与K-mesh大
小的确定类似，也是通过考察在总能量的收敛情况来确定(即 保证总能量收敛至1meV/atom)。
E XC [n(r )] V XC (r ) n(r )
基于平面波表示的Kohn—Sham方程：
2 2 V (G G ' ) V (G G ' ) V | k G | G ion H XC (G G ' ) ci , k G i ci , k G G' G ' 2m
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VASP 学习教程太原理工大学量子化学课题组2012/5/25目录第一章Linux命令 (1)1.1 常用命令 (1)1.1.1 浏览目录 (1)1.1.2 浏览文件 (1)1.1.3 目录操作 (1)1.1.4 文件操作 (1)1.1.5 系统信息 (1)第二章SSH软件使用 (2)2.1 软件界面 (2)2.2 SSH transfer的应用 (3)2.2.1 文件传输 (3)2.2.2 简单应用 (3)第三章VASP的四个输入文件 (3)3.1 INCAR (3)3.2 KPOINTS (4)3.3 POSCAR (4)3.4 POTCAR (5)第四章实例 (5)4.1 模型的构建 (5)4.2 VASP计算 (8)4.2.1 参数测试 (8)4.2.2 晶胞优化(Cu) (13)4.2.3 Cu(100)表面的能量 (2)4.2.4 吸附分子CO、H、CHO的结构优化 (2)4.2.5 CO吸附于Cu100表面H位 (4)4.2.6 H吸附于Cu100表面H位 (5)4.2.7 CHO吸附于Cu100表面B位 (6)4.2.8 CO和H共吸附于Cu100表面 (7)4.2.9 过渡态计算 (8)第一章Linux命令1.1 常用命令1.1.1 浏览目录cd: 进入某个目录。
如：cd /home/songluzhi/vasp/CH4 cd .. 上一层目录；cd / 根目录；ls: 显示目录下的文件。
注：输入目录名时，可只输入前3个字母，按Tab键补全。
1.1.2 浏览文件cat：显示文件内容。
如：cat INCAR如果文件较大，可用：cat INCAR | more (可以按上下键查看) 合并文件：cat A B > C (A和B的内容合并，A在前，B在后) 1.1.3 目录操作mkdir：建立目录；rmdir：删除目录。
如：mkdir T-CH3-Rh1111.1.4 文件操作rm：删除文件；vi：编辑文件；cp：拷贝文件mv：移动文件；pwd：显示当前路径。
VASP软件包介绍
• ENCUT: 确定平面波的切断动能，默认值从 POTCAR中读入 • Cut-off energy for plane wave basis set in eV.All plane-waves with a kinetic energy smaller than are included in the basis set: i.e. • ENAUG: 确定缀加电荷的切断值，默认值从 POTCAR中读入 • Kinetic energy cut-off for the augmentation charges. This line determines NGXF, NGYF and NGZF
ncg rms rms(c) 10 0.991E+01 20 0.130E+01 15 0.506E+00 10 0.856E-01 10 0.110E-01 0.431E-03 10 0.188E-02
d eps：本征值的变化 Rms(c): 电荷密度残差矢量
2. 平面波切断动能和缀加电荷时的切断值
2.2 电子的优化
• • • • • • • • 1. 自洽迭代步数和收敛标准：NELM ,NELMIN ,NELMDL , EDIFF. 2. 平面波切断动能和缀加电荷时的切断值 ：ENCUT , ENAUG 3. 电荷密度混合方法 :IMIX ,AMIX ,AMIN,BMIX,AMIX-M AG,BMIX-MAG.WC,INIMIX,MIXPRE,MAXMIX. 4. 电子部分优化的方法 ：ALGO ,IALGO,LDIAG. 电子优化需要设置的参数有EDIFF 和ENCUT ,其他参数使 用默认。由于NELM的默认是60，如果无法自洽收敛，需 要设置电荷电荷密度混合方法。电子部分优化得参数可以 选设，如IALGO.
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常用命令................................................ 错误!未定义书签。
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第三章 VASP的四个输入文件................................... 错误!未定义书签。
VASP简介ppt课件
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
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
VASP提供 各种POTCAR
K-Points 0 Monkhorst Pack 21 21 21 000
System =hcp Mg ISTART = 0 ENCUT = 150.0 NELM= 200 EDIFF = 1E-04 EDIFFG = -0.02
NPAR=4 NSW=1 IBRION = 2 ISIF=2 ISYM = 1
☺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
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
VASP_初学者必读
VASP 初学者必读管理提醒：本帖被wzhao 执行加亮操作(2008-10-24)初学VASP(一) what's it?VASP = Vienna Ab-initio Simulation PackageVASP is a complex package for performing ab-initio quantum-mechanical molecular dynamics (MD) simulations using pseudopotentials (如超软赝势US-PP)or the projector-augmented wave (PAW) method and a plane wave basis set.The approach implemented in VASP is based on the (finite-temperature)local-density approximation with the free energy as variational quantityand an exact evaluation of the instantaneous electronic ground state ateach MD time step.它的好处主要包括基组小适于第一行元素和过渡金属，大体系计算快(<4000价电子)，适于平行计算(Unix/Linux)其他特性还包括自动对称性分析、加速收敛算法另文涉及。
一个简单的VASP作业主要涉及四个输入文件：INCAR(作业细节) POSCAR(体系坐标) POTCAR(赝势) KPONITS(k空间描述)初学VASP(二) 布里赫定理本文简单介绍点能带理论的基础知识以利于后文讨论布里赫(F.Bloch) 参考书：《固体能带理论》谢希德陆栋主编Bloch定理周期性势场的单电子薛定谔方程的非简并解和适当选择组合系数的简并解同时是平移算符T(Rl)的属于本征值exp(ik·Rl)的本征函数数学表示：T(Rl)ψn(k，r) = ψn(k，r+Rl) = exp(ik·Rl)·ψn(k，r)ψn(k，r)称为Bloch函数，用它描写的电子也称为布里赫电子推论一：晶格电子可用通过晶格周期性调幅的平面波表示。
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VASP 学习教程理工大学量子化学课题组2012/5/25目录第一章 Linux命令 (1)1.1 常用命令 (1)1.1.1 浏览目录 (1)1.1.2 浏览文件 (1)1.1.3 目录操作 (1)1.1.4 文件操作 (1)1.1.5 系统信息 (1)第二章 SSH软件使用 (2)2.1 软件界面 (2)2.2 SSH transfer的应用 (3)2.2.1 文件传输 (3)2.2.2 简单应用 (3)第三章 VASP的四个输入文件 (3)3.1 INCAR (3)3.2 KPOINTS (4)3.3 POSCAR (4)3.4 POTCAR (5)第四章实例 (5)4.1 模型的构建 (5)4.2 VASP计算 (8)4.2.1 参数测试 (8)4.2.2 晶胞优化(Cu) (13)4.2.3 Cu(100)表面的能量 (14)4.2.4 吸附分子CO、H、CHO的结构优化 (15)4.2.5 CO吸附于Cu100表面H位 (17)4.2.6 H吸附于Cu100表面H位 (18)4.2.7 CHO吸附于Cu100表面B位 (19)4.2.8 CO和H共吸附于Cu100表面 (20)4.2.9 过渡态计算 (21)第一章 Linux命令1.1 常用命令1.1.1 浏览目录cd: 进入某个目录。
如：cd /home/songluzhi/vasp/CH4cd .. 上一层目录；cd / 根目录；ls: 显示目录下的文件。
注：输入目录名时，可只输入前3个字母，按Tab键补全。
1.1.2 浏览文件cat：显示文件容。
如：cat INCAR如果文件较大，可用：cat INCAR | more (可以按上下键查看) 合并文件：cat A B > C (A和B的容合并，A在前，B在后)1.1.3 目录操作mkdir：建立目录；rmdir：删除目录。
如：mkdir T-CH3-Rh1111.1.4 文件操作rm：删除文件；vi：编辑文件；cp：拷贝文件mv：移动文件；pwd：显示当前路径。
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１。
1 常用命令........................................... 错误!未定义书签。
1.1。
１浏览目录ﻩ错误!未定义书签。
１。
１.2 浏览文件ﻩ错误!未定义书签。
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1.３目录操作ﻩ错误!未定义书签。
1。
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4 文件操作..................................... 错误!未定义书签。
1.1．５系统信息ﻩ错误!未定义书签。
第二章ＳSH软件使用ﻩ错误!未定义书签。
2。
１软件界面ﻩ错误!未定义书签。
2。
2 SSH tranｓｆer的应用............................... 错误!未定义书签。
2．2。
１文件传输ﻩ错误!未定义书签。
2。
2.2 简单应用...................................... 错误!未定义书签。
第三章ＶAＳP的四个输入文件ﻩ错误!未定义书签。
3.1 IＮCARﻩ错误!未定义书签。
３。
2 KPＯINTSﻩ错误!未定义书签。
3．3 ＰＯSCＡR ........................................... 错误!未定义书签。
3.４ＰOTＣＡＲﻩ错误!未定义书签。
第四章实例.................................................. 错误!未定义书签。
４。
1 模型的构建......................................... 错误!未定义书签。
４.2 ＶASＰ计算.......................................... 错误!未定义书签。
4．2。
1 参数测试ﻩ错误!未定义书签。
第一原理电子结构计算程序VASP实用教程
第一原理电子结构计算程序VASP实用教程VASP（Vienna Ab Initio Simulation Package）是一种基于密度泛函理论（DFT）的第一原理电子结构计算程序，广泛用于材料科学和固体物理学领域。
本文将介绍VASP的原理、计算流程和应用。
1.原理VASP使用密度泛函理论计算材料的电子结构和相关物性。
它基于Kohn-Sham方程，通过自洽迭代求解电子密度和势能，得到材料的基态能量、晶体结构和能带结构等信息。
VASP采用平面波基组、赝势和超胞方法，能够模拟各种材料的基态和激发态性质。
2.计算流程VASP的计算流程可以简要概括为以下几个步骤：（1）几何优化：首先，需要确定材料的原子结构。
可以从实验数据或其他理论计算得到初始结构，然后使用VASP优化几何构型，使得系统的总能量达到最低。
（2）能带结构计算：在结构优化后，可以计算材料的能带结构，以分析电子在不同能级上的分布情况。
这对于描述导电性和光学性质等具有重要意义。
（3）态密度计算：能带结构可以用来计算材料的电子态密度，即每个能级上的电子数目。
态密度对于理解材料的物性非常重要，如导电性、热导性等。
（4）光学性质计算：VASP还可以计算材料的光学性质，如吸收系数、折射率等。
这对于设计光电子器件和材料有重要意义。
（5）磁性计算：VASP可以计算磁性材料的磁矩、磁性相互作用等性质。
这对于研究磁性材料和磁性器件具有重要意义。
3.应用VASP在材料科学和固体物理学领域有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：（1）材料发现和设计：VASP可以预测不同材料的力学、电子和光学性质，帮助科学家寻找新的功能材料，并指导材料的设计和合成。
（2）催化剂设计：VASP可以模拟催化反应的活化能和反应机理，为催化剂的设计提供理论依据，并加速催化剂的开发和优化。
（3）气体吸附和分离：VASP可以计算材料对气体的吸附能力和分离性能，用于设计高效的气体吸附剂和分离器材料。
VASP程序使用-2010
surface of mgo(100) (2*2)Mg
1.00000000000000 5.9459999999999997 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 5.9459999999999997 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 20.0000000000000000 20 20 (体系中有2种元素，各自的原子数目分别为20，20) Selective dynamics Direct 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 F F 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 F F 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 F F 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 F F …… 0.2500000000000000 0.2500000000000000 0.0000000000000000 F F 0.7500000000000000 0.2500000000000000 0.0000000000000000 F F 0.2500000000000000 0.7500000000000000 0.0000000000000000 F F 0.7500000000000000 0.7500000000000000 0.0000000000000000 F F
4) 频率计算和HREELS能谱模拟
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化学家习惯的原子轨道的概念相联系，即其结果与化学家
所感兴趣的成键和轨道作用图象很难联系出来，这就为我 们计算结果的分析带来了困难； 2) 考察某些物理量时，例如原子电荷，涉及到积分范围的选 取，这造成所得物理量的绝对值意义不大； 3) 有些方法，例如杂化密度泛函方法不易于采用平面波基组 方法实现。
3. VASP程序基本知识
相同的精度；
3) 很方便地采用快速傅立叶变换 (FFT) 技术，使能量、力 等的计算在实空间和倒易空间快速转换，这样计算尽可
能在方便的空间中进行；
4) 计算的收敛性和精确性比较容易控制，因为通过截断能 的选择可以方便控制平面波基组的大小。
平面波基组方法的不足之处：
1) 所求得的波函数很难ห้องสมุดไป่ตู้找出一个直观的物理或化学图象与
这样，电子波函数可以写为平面波的加和：
i ( k e G )r i (r ) c i , k G G
根据密度泛函理论，波函数通过求解Kohn—Sham方程来确定：
2 2 [ Vion (r ) VH (r ) V XC (r )] i (r ) i i (r ) 2m i：Kohn—Sham本征值
截至能的大小直接影响到计算结果的精度和计算速度，
因此，它是平面波计算方法的一个重要参数。 理论上截断能越大计算结果也可靠，但截至能大小决定 了计算中平面波的数目，平面波数目越多计算时间约长、内 存开销越大。 一般根据所求物理量来确定截至能，例如计算体模量以 及弹性系数时，需要较高的截至能，而通常的构型优化只要
4) 严格意义上，通过考察体系总能量/能量差值对真空 区大小的收敛情况来确定合理的平移矢量长度。
tal energy
3. K网格大小的选择：
对于一维至三维体系的计算，需涉及k点数目的选择，对 于K点的确定，它与布里渊区的形状以及对称性有关。VASP的 K点输入方法有多种，其中最常用的是直接给定K-mesh的大小， 然后程序根据布里渊区的形状以及对称性自动生成各K点的坐 标和权重。 对于K-mesh的确定方法，通常通过考察总能量/能量差的收敛 程度来确定，能量的收敛标准是1meV/atom。 多数情况下，对半导体或绝缘体较小的K-mesh能量就可以
F F F F
F F F F
……
POTCAR文件内容说明： VASP程序本身有提供了赝势库，只需将体系各类原子的 赝势合并在一起即可，但需注意到： 1) 赝势类型： LDA US型赝势 GGA PW91 US 型 赝 势 所 需 截 至 能 较小，计算速度快， PAW 赝 势 截 至 能 通 常 较大，而且考虑的电子 数多，计算慢，但精确 度高。
-0.125 -0.125 -0.125 T T T
surface of mgo(100) (2*2)Mg
1.00000000000000 5.9459999999999997 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 5.9459999999999997 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 20.0000000000000000 20 20 (体系中有2种元素，各自的原子数目分别为20，20) Selective dynamics Direct 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 F F 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 F F 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 F F 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 F F …… 0.2500000000000000 0.2500000000000000 0.0000000000000000 F F 0.7500000000000000 0.2500000000000000 0.0000000000000000 F F 0.2500000000000000 0.7500000000000000 0.0000000000000000 F F 0.7500000000000000 0.7500000000000000 0.0000000000000000 F F
2 2 V (G G ' ) V (G G ' ) V | k G | G ion H XC (G G ' ) ci , k G i ci , k G G' G ' 2m
PBE
LDA PAW型赝势 GGA PBE PW91
2) POTCAT中各原子赝势定义的顺序必需与POSCAR中相同：
surface of mgo(100) (2*2)Mg 1.00000000000000 5.9459999999999997 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 5.9459999999999997 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 20.0000000000000000 20 20 Selective dynamics Direct ……
CHGCAR、CHG、PARCHG :用于电荷密度图绘制；
WAVECAR : 波函数文件； EIGENVAL: 记录各K点的能量本征值，用于绘制能带图； XDATCAR: 构型迭代过程中各轮的构型信息(分数坐标，用于 动力学模拟)；
DOSCAR : 态密度信息。
POSCAR文件内容说明：
Silicon bulk (Title) 2.9 (Scaling factor or lattice constant) 0.0 1.0 1.0 (第一个平移矢量的方向)
FLAPW 相比，并且计算速度比 FLAPW 快很多。 已广泛应用于材料科学领域。
主要介绍内容
1. VESTA软件模型建立 2. VASP基本原理简介
3. VASP软件基本知识
4. 常用关键词使用说明 5. 实例解析，实际操作？
2. VASP程序基本原理
VASP是基于赝势平面波基组的密度泛函程序，其前身
1.0
1.0
0.0
1.0
1.0 (第二个平移矢量的方向)
0.0 (第三个平移矢量的方向)
2(单胞内原子数目以及原子种类) Selective dynamics(表示对构型进行部分优化，如果没这行，则表示全优化) Direct (表示所采用的为分数坐标，如果内容为Car，则坐标单位为埃) 0.125 0.125 0.125 T T T (各原子坐标以及哪个方向坐标放开优化)
4) 频率计算和HREELS能谱模拟
J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 7437
5) STM图像模拟
Surf. Sci., 2007, 601, 3488
6) UPS能谱图像模拟
Surf. Sci., 2007, 601, 3488
7) 材料光学性质计算
8) 其它性质计算，包括功函、力学性质等
2. 重复平板模型(或层晶模型)：
VASP程序采用重复平板模型来模拟零维至三维体系
零维分子体系
Dv: Vacuum thickness (~10 A)
二维固体表面
说明： 重复平板模型中的平移矢量长度必须合理选择，以保证： 1) 对于分子体系，必须保证相邻重复单元中最近邻原子之 间的距离必须至少7~10埃以上； 2) 对于一维体系，相邻两条链最近邻原子之间的距离必须 至少7~10埃以上； 3) 对二维体系，上下两个平板最近邻原子之间的距离必须 至少7~10埃以上；
-10.55
-10.60
Total energy (eV)
-10.65
-10.70
-10.75
-10.80
硅体相总能量随cutoff energy 大小的变化情况 Cutoff energy (eV)
100
150
200
250
300
5. VASP输入和输出文件：
输入文件(文件名必需大写) INCAR : 其内容为关键词，确定了计算参数以及目的； POSCAR : 构型描述文件，主要包括平移矢量、原子类
VASP软件介绍
说明：本PPT主要内容参考网络资源，其用于教
学是合适的。
主要参考：计算材料学：杨振华。
VASP计算软件包简介
VASP，其全称是Vienna Ab-initio Simulation Package。
VASP是一种使用赝势和平面波基组进行从头量子力学分 子动力学计算和第一性原理计算的软件包。 VASP主要用于具有周期性的晶体或表面的计算，可以采 用大单胞，也可以用于处理小的分子体系。
上式中动能项是对角化的，通过求解上式方括号中的哈密顿矩
阵来求解KS方程，该矩阵的大小由截至能(cutoff energy)来决定。
尝试电子密度和尝试波函数
程序流程：
写出交换相关势表达式
构造哈密顿量
子空间对角化，优化迭代
自由能的表达式E
新电子密度，与尝试电子密度比较 是
否
输出结果，写波函数
与原子轨道基组相比，平面波基组有如下优点： 1) 无需考虑BSSE校正； 2) 平面波基函数的具体形式不依赖于核的坐标，这样，一 方 面 ， 价 电 子 对 离 子 的 作 用 力 可 以 直 接 用 HellmanFeymann 定理得到解析的表达式，计算显得非常方便， 另一方面也使能量的计算在不同的原子构象下具有基本