vasp的参数

转载]VASP参数设置详解
已有 1283 次阅读 2011-9-15 14:26 |个人分类:vasp|系统分类:科研笔记
转自小木虫，略有增减
软件主要功能：
采用周期性边界条件（或超原胞模型）处理原子、分子、团簇、纳米线（或管）、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体
l 计算材料的结构参数（键长、键角、晶格常数、原子位置等）和构型
l 计算材料的状态方程和力学性质（体弹性模量和弹性常数）
l 计算材料的电子结构（能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF）
l 计算材料的光学性质
l 计算材料的磁学性质
l 计算材料的晶格动力学性质（声子谱等）
l 表面体系的模拟（重构、表面态和STM模拟）
l 从头分子动力学模拟
l 计算材料的激发态（GW准粒子修正）
计算主要的四个参数文件：INCAR ,POSCAR,POTCAR ,KPOINTS,下面简要介绍，详细权威的请参照手册
INCAR文件：
该文件控制VASP进行何种性质的计算，并设置了计算方法中一些重要的参数，这些参数主要包括以下几类：
l 对所计算的体系进行注释：SYSTEM
l 定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：ISTART，ICHARG，INIWAV
l 定义电子的优化
– 平面波切断动能和缀加电荷时的切断值：ENCUT，ENAUG
– 电子部分优化的方法：ALGO，IALGO，LDIAG
– 电荷密度混合的方法：IMIX，AMIX，AMIN，BMIX，AMIX_MAG，BMIX_MAG，WC，INIMIX，MIXPRE，MAXMIX
– 自洽迭代步数和收敛标准：NELM，NELMIN，NELMDL，EDIFF
l 定义离子或原子的优化
– 原子位置优化的方法、移动的步长和步数：IBRION，NFREE，POTIM，NSW
– 分子动力学相关参数：SMASS，TEBEG，TEEND，POMASS，NBLOCK，KBLOCK，PSTRESS
– 离子弛豫收敛标准：EDIFFG
l 定义态密度积分的方法和参数
– smearing方法和参数：ISMEAR，SIGMA
– 计算态密度时能量范围和点数：EMIN，EMAX，NEDOS
– 计算分波态密度的参数：RWIGS，LORBIT
l 其它
– 计算精度控制：PREC
– 磁性计算：ISPIN，MAGMOM，NUPDOWN
– 交换关联函数：GGA，VOSKOWN
– 计算ELF和总的局域势：LELF，LVTOT
– 结构优化参数：ISIF
– 等等。

主要参数说明如下：
? SYSTEM：该输入文件所要执行的任务的名字。取值：字符串，缺省值：SYSTEM

? NWRITE：输出内容详细程度。取值：0~4，缺省值：2
如果是做长时间动力学计算的话，最好选0或1(首末步/每步核运动输出)，短时运算用2，选3则会在出错的时候给出说明信息。

? ISTART：决定是否读取WAVECAR文件。取值：0~2，缺省0/1 for 无/有 前次计算的WAVECAR（波函数）
0：begin 'from scratch'，根据INIWAV初始化波函数
1：restart with constant energy cut-off，从WAVECAR读取波函数（重定义平面波集）
2：restart with consta

nt basis set，从WAVECAR读取波函数（平面波集不变）

? ICHARG：决定如何建立初始电荷密度。取值：0~2，缺省值: if ISTART=0 2 else 0
0：由初始波函数计算电荷密度
1：从CHGCAR文件读取电荷密度
2：使用原子电荷密度的叠加
+10 非自洽计算

? ISPIN：是否进行spin polarized calculation。取值：1，2（1-no，2-yes），缺省值：2

? MAGMOM：在ICHARG=2或在CHGCAR中未包含磁化密度（ICHARG=1）时，指定每个原子的初始磁化时刻。取值：实数数组，缺省值: 对ISPIN=2 NIONS*1.0，对非共线型磁化体系 3*NIONS*1.0

? INIWAV 如何设置初始波函数，只在ISTART=0时使用。取值：0，1（0-最低动能的平面波，1-随机数），缺省值：1。

? IDIPOL 控制计算单极、偶极和四极修正。取值：1~4。
1~3 只计算第一/二/三晶矢方向，适于厚板（slab）的计算
4 所有方向都计算，适于计算孤立分子

? PREC 进动（precession）。取值：low/medium/high/normal/ accurate/single)，缺省值: Normal（VASP.4.X）；Medium（VASP.5.X）
VASP4.5+采用了优化的accurate来替代high，所以一般不推荐使用high。不过high可以确保“绝对收敛”，作为参考值有时也是必要的。同样受推荐的是normal，适于作为日常计算选项。
受PREC影响的参数有四类：ENCUT；NGX，NGY，NGZ；NGXF，NGYF，NGZF；ROPT。如果设置了PREC，这些参数就都不需要出现了，当然直接设置相应的参数也有同样效果。具体影响效果见p53~54。

? ENCUT 平面波基组的截断能量（eV）。取值：实数，缺省值：受PREC设置影响，从POTCAR文件中找出相应的ENMAX/ENMIN值来设置。
PREC = Low Medium Accurate Normal
ENCUT = ENMIN ENMAX ENMAX ENMAX
Single High
ENMAX ENMAX*1.3
对于多个元素不同的ENMAX/ENMIN，都取最大值。
该参数非常重要，最好不要手工去设置，除非文献告诉你要用多少，或者经过结果可靠性的验证。当然，为了测试一下提交的任务，也不妨先设个较小的值。

? NGX，NGY，NGZ：控制FFT网格在三个晶矢方向上的格点数量。
? NGFX，NGFY，NGFZ：控制第二次更精确的FFT网格的格点数量。
也是两类重要的最好不要去动的参数。在未指定的情况下将根据PREC的设置从POTCAR中自动读取。
PREC=High/Accurate，基组中向量的2倍值，用来避免wrap around errors，得到精确解。
PREC=Low/Medium/Normal，基组中向量的3/4倍值（已足够精确到 1 meV/atom）。

? LREAL: 决定投射是在实空间还是倒易空间进行。取值：.TRUE.（实空间）/.FALSE.（倒易空间），缺省值：.FALSE.
用于求解赝势的非局域部分用到的一个积分，在倒格空间里采用平面波基组求解，在实空间里则采用积分球求解。
其他还有两个选项：O or On，A or Auto。
On和.TRUE.的差别在于是否使用King-S

mith算法优化，设为Auto则进行自动选择，推荐使用。

? ROPT: 在LREAL=Auto or On时，优化控制每个核周围的积分球内的格点数。取值：实数数组
For LREAL=On
PREC=Low, 700 points in the real space sphere (ROPT=0.67)
PREC=Med, 1000 points in the real space sphere (ROPT=1.0)
PREC=High, 1500 points in the real space sphere (ROPT=1.5)
For LREAL=Auto
PREC=Low, accuracy 10-2 (ROPT=0.01)
PREC=Med, accuracy 2*10-3 (ROPT=0.002)
PREC=High accuracy 2*10-4 (ROPT=2E-4)

? NELM, NELMIN and NELMDL：控制电子自洽循环步数。取值：整数
NELM：电子自洽循环最大次数。缺省值：60
NELMIN：电子自洽循环最小次数。缺省值：2
NELMDL：弛豫次数。缺省值：if ISTART=0, INIWAV=1, and IALGO=8，-5，if ISTART=0, INIWAV=1, and IALGO=48，-12，else 0
NELMDL可以取负值。如果初始波函数采用随机赋值，即ISTART=0，INIWAV=1，那么很可能开始的值比较离谱，那么在第一步核运动循环之前采用NELMDL（负值）步的非自洽（保留初始的H）步计算将减少计算所需的时间。

? EDIFF：指定电子自洽循环的全局中断条件，用于控制收敛精度。取值：实数，缺省值：10-4
注意，即使EDIFF=0，NELM步电子自洽循环也会执行。

? EDIFFG：指定离子弛豫循环的中断条件，用于控制核运动的收敛精度。取值，实数，缺省值：10*EDIFF
EDIFFG>0 在两个离子步的总自由能之差小于EDIFFG时停止
EDIFFG<0 在所有的力都小于EDIFFG时停止。
EDIFFG=0 在NSW步弛豫后停止
此参数不支持MD，仅用于弛豫。

? NSW：给出最大离子步数。 取值：整数，缺省值：0。

? NBLOCK，KBLOCK：取值：整数，缺省值：NBLOCK = 1，KBLOCK = NSW
在NBLOCK离子步后对成对相关函数和DOS进行计算，并且把离子配置写入XDATCAR文件。
在KBLOCK*NBLOCK步主循环后平均的成对相关函数和DOS被写入PCDAT和DOSCAR文件。

? IBRION：决定离子怎样更新和运动。取值：-1~3，5~8（-1-无更新，0-MD，1-RMM-DIIS，2-共轭梯度算法，3-Damped MD，5,6：有限差分，7,8：密度函数扰动理论），缺省值：if NSW=0/1，-1，else 0
这个参数是和ISIF, IALGO/ALGO一起决定怎么算的最重要的参数。
1~3 是三种弛豫的方法，根据ISIF决定是否固定离子位置、晶胞大小和形状，在INCAR中必须设置参数POTIM。
0 是标准的ab-initio MD，不受ISIF影响，即不改变晶胞大小和形状。
5~8支持Hessian Matrix和phonon frequency的计算以及部分固定的MD。

? POTIM：IBRION=0时，给出MD每步步长（fs），IBRION=1~3时，给出最小化的度量常量。取值：实数，缺省值：IBRION=0 无缺省，必须指定，IBRION=1,2,3 0.5

? ISIF：决定是否计算应力张量以及弛豫中晶胞变化的自由度。取值：0~6，缺省值：if IBRION=0(MD) 0 trace only means that only the total pressure is correct

? IWAVPR：决定波函数和/或电荷密度怎样从一个离子配置向下一个离子配置进行推测。取值：0~3，10~13（0-无推测，1,11-用原子电荷密度进行简单推测，2,12-二阶推测，3,13-混合前两种方法），缺省值：if IBRION=0(MD),1,2(relaxation) 2 else(静态计算) 0
推测结果保存在外部文件TMPCAR中，取值+10则全部使用内存，不保存此文件。

? ISYM：决定是否使用对称性。取值：-1~3（-1,0-不使用，1,2,3-使用），缺省值：if 使用US-PP 1，if 使用PAW 2
ISYM=2使用一种效率更高也更节省内存的电荷密度对称性，ISYM=3时仅考虑力和应力张量的对称性，而电荷密度是非对称的。

? SYMPREC：决定POSCAR 文件中给出的位置的精度。取值：实数，缺省值：10-5

? LCORR：决定是否对非完全自洽计算中的力进行Harris修正。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：.TRUE.

? TEBEG, TEEND：控制从头分子动力学计算中的起始温度和最终温度（MD有效）。取值：实数，缺省值：TEBEG = 0 TEEND = TEBEG
注意VASP的温度定义与实际温度有细微的差别，所以TEBEG=T×(N-1)/N，T为实际要求的温度，N为原子数。

? SMASS：控制从头MD中的速度。取值：-3~0，缺省值：-3 微正则系综（总自由能不变），-2 保持初速度不变，-1 每NBLOCK步调整速度，来保证动能连续，>=0 Nosé算法模拟正则系综

? NPACO：成对相关函数的槽数。取值：整数，缺省值：256
? APACO：成对相关函数求值中的最大距离（?）。取值：整数，缺省值：16
简单说就是在不超过APACO的NPACO个距离上求成对相关函数PCF。

? RWIGS：给出Wigner-Seitz半径，DOS计算用。取值：实数数组，缺省值：从POTCAR文件中读取

? NELECT：总电子数，如果系统不是电中性的就必须设置，所带电荷作为均一的背景电子气考虑。取值：实数，缺省值：-（价电子数），由POSCAR和POTCAR文件自动决定（通常不必给出）。

? NUPDOWN 上下自旋成分间的电子数之差。取值：整数，缺省值：未设置（此时将进行完全弛豫）

? EMIN, EMAX：DOS求值的最小/最大能量。取值：实数，缺省值：EMIN = - (lowest KS-eigenvalue - Δ)，EMAX = - (highest KS-eigenvalue - Δ)

? ISMEAR：决定每个波函数的部分占位fnk如何设置。取值：-5 | -4 | -3 | -2 | 0 | N（-5-带有Blochl修正的四面体方法, -4-不带Blochl修正的四面体方法, -3-根据INCAR文件中提供的smearing参数执行循环，-2-从WAVECAR文件中读取, -1-Fermi-smearing, 0-Gaussian smearing, >0-method of Methfessel-Paxton order N，缺省值：1
采用部分占位波函数，用一个函数来平滑积分，尤其是对于金属体系可减少k点。

? SIGMA：决定smearing的宽度（eV）。取值：实数，缺省值：0.2

? ALGO：指定电子最小化算法。取值：Normal(blocke

d Davidson block iteration scheme)/VeryFast(RMM-DIIS)/Fast (前两个算法的混合)/All(波函数的所有带同时更新)/ Damped(damped velocity friction algorithm)，缺省值: Normal

? IALGO：指定主算法（整数选择算法）。取值：8(共轭梯度算法)/38(Davidson block iteration scheme)/48(RMM-DIIS)，缺省值：38
算法是最重要的参数之一。一般VASP推荐使用的是以上三种算法，一般来说8/38是初期比较快收敛，在接近平衡时采用48较快，在初期或MD时使用48可能会遇到不收敛的情况。也可以使用ALGO参数来替代IALGO，设置Fast，VASP会先用38，再自动切换到48。各种算法只要收敛，结果应该一致。
另一个可能有用的选项是-1。不进行实际的计算，只对重要的步骤做计算测试，并将测试得到的各部分耗时输出到OUTPUT中。

? VOSKOWN：决定是否使用VWN插值算法。取值：0(不使用)/1(使用)，缺省值：0
如果使用了PW91泛函或需要计算磁性质时可以设为1使用。

? Mixing-tags：
w IMIX：混合的类型，取值：整数，缺省值：4
w AMIX：线性混合参数。取值：实数，缺省值：0.8（US-PP），0.4（PAW）
w AMIN：最小混合参数。取值：实数，缺省值：0.1
w BMIX：Kerker混合方案的截断波向量。取值：实数，缺省值：1.0
w AMIX_MAG：磁化过程的线性混合参数。取值：实数，缺省值：1.6
w BMIX_MAG：磁化过程的Kerker混合方案的截断波向量。取值：实数，缺省值：1.0
w WC：Broyden混合方案中每步的加权因子。取值：实数，缺省值：1000.0
w INIMIX：Broyden混合方案中的初始混合类型。取值：整数，缺省值：1
w MIXPRE：Broyden混合方案中的预处理类型。取值：整数，缺省值：1
w MAXMIX：Broyden混合器中存储的最大步数。取值：整数，缺省值：-45
值得注意的是，在MD或者弛豫的时候，设置MAXMIX（>0,一般约3倍的电子SC步数）可能会大大减少核运动步数，但同时也会增加对内存的要求。

? LWAVE,LCHARG：决定是否把波函数（或电荷密度）写入外部文件WAVECAR（或CHGCAR和CHG）中。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：.TRUE.

? LVTOT：决定是否把总局域势写入外部文件LOCPOT中。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：. FALSE.

? LELF：决定是否创建ELFCAR文件。取值：.TRUE./.FALSE.，缺省值：. FALSE.
ELFCAR用于保存ELF(electron localization function)。

? LORBIT：和适当的RWIGS一起决定是否创建PROCAR或PROOUT文件。取值：0 | 1 | 2 | 5 | 10 | 11 | 12，缺省值：0(创建DOSCAR和PROCAR文件)

? NPAR：用于控制VASP切换到带间并行模式。取值：整数，缺省值：总节点数。
每一个节点计算一个带，可以提高并行效率，减少通讯量，但可能会大幅增加内存的需求。

? NBANDS：给出计算中实际的总能带数。取值：整数，缺省

值：NELECT/2+NIONS/2（非自旋），0.6*NELECT + NMAG（自旋）
NBANDS的取值应使计算中包含相当数量的空带。因为计算需要大量的空带，至少要求1个空带（否则VASP会给出警告）。
NBANDS对于解决内存需求非常重要。一般NBANDS在NELECT/2+NIONS/2以上可以得到较为精确的结果，但如果内存不够就只能减少NBANDS，在牺牲精度和体系大小之间平衡了