VASP软件介绍解读
VASP参数设置详解解读
VASP参数设置详解计算材料2010-11-30 20:11:32 阅读197 评论0 字号：大中小订阅转自小木虫，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：对所计算的体系进行注释：SYSTEM●定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：ISTART，ICHARG，INIWA V●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●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●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●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。
2015源资培训班课程-VASP软件理论基础
GGA
由于现代密度泛函理论的精髓就是寻找更加精确以及普适的交 换相关泛函。 其第二阶段的发展就是将电子密度作广义梯度近似（GGA）。 GGA近似在LDA的基础上又引进了一个新的变量：密度的梯度
这样，在交换相关能泛函中引入电子密度的梯度就能更 加接近实际原子分子体系的电子密度，较好的描述实际体 系中电子密度的非均匀性。GGA 交换能泛函的一般形式可 表示为：
动能项
原子核与电 子之间的相 互作用势
哈特里库仑能
交换相关能
计算的复杂转移到了如何精确交换相关泛函Exc[ρ]的表达形式
Density Functional Theory(DFT)
交换相关泛函： LDA：Local Density Approximations, LDA, 局域密度近似 将均匀电子气的交换关联能密度代替非均匀电子气的交换关联密度。 GGA：Generalized Gradient Approximations, GGA, 广义梯度近似 考虑了电子密度的非均匀性，其中GGA-PBE应用最广。还有经过修正的rPBE、PBEsol等。 meta-GGA：此类泛函比GGA多的变量是动能密度(kinetic energy density)或是局域自旋密 度的二阶导数。主要包括：TPSS、revTPSS、M06-L等。 hybrid Functional：综合了Hartree-Fock和DFT。对于固体的电子结构及性质计算更加准 确。常用的杂化密度泛函包括：B3LYP、PBE0、HSE06等。 vdW-DFT：考虑了范德华相互作用。
VASP 量子力学计算软件包
目录
VASP软件总体介绍
VASP软件理论基础
VASP软件发展史
一、VASP软件总体介绍
VASP基本介绍
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操作介绍两次课
其中，单胞部分的波函数可以用一组在倒易空间的平面
波来表示：
fi(r)
ci,G eiGr
G
这样，电子波函数可以写为平面波的加和：
i(r)
c e i(k G )r 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 m 2 2 V io ( r ) n V H ( r ) V X ( r C )i ] ( r ) i i( r )
3. VASP程序基本知识
1. VASP程序主要功能：
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
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 是CASTEP 1989版本，其基本原理如下：
根据Bloch定理，对于周期体系，其电子波函数可以写 为单胞部分和类波部分的乘积：
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)。
-10.55
-10.60
VASP经典学习教程有用
VASP经典学习教程有用VASP（Vienna Ab initio Simulation Package）是一种用于固体材料计算的第一性原理计算软件包。
它使用密度泛函理论和平面波基组进行计算，可以预测材料的结构、能带、力学性质等基本属性。
本文将介绍VASP的经典学习教程，帮助初学者快速入门。
1.VASP的安装与基本操作-输入文件和输出文件：介绍VASP的常用输入文件和输出文件，以及它们的格式和含义。
-运行VASP计算：教授如何编写VASP运行脚本，以及如何使用命令行界面运行VASP计算。
2.VASP的输入参数和设置-INCAR文件：介绍VASP的主要输入文件INCAR的各种参数和选项，如体系的外部压力、电子迭代的收敛准则等。
-POTCAR文件：讲解VASP的赝势文件POTCAR的作用和用法，以及如何选择合适的赝势。
-KPOINTS文件：讲解KPOINTS文件对计算结果的影响，以及如何选择合适的K点网格。
3.VASP的基本计算-结构优化计算：教授如何进行结构优化计算，寻找稳定的材料晶格参数和原子位置。
-能带计算：讲解如何计算材料的能带结构，以及如何分析能带图和带隙。
-DOS计算：介绍如何计算材料的态密度，以及如何分析态密度图和能带图。
4.VASP的高级计算-弛豫计算：讲解如何进行离子和电子的同时弛豫计算，得到材料的稳定结构和力学性质。
-嵌入原子计算：介绍如何在材料中嵌入原子，并计算嵌入原子的相互作用能。
-软件接口和后处理：讲解VASP与其他软件（如VASPKIT、VESTA等）的接口，以及如何进行后处理分析。
5.VASP的实际应用-表面计算：介绍如何计算材料的表面能和表面形貌。
-催化剂计算：讲解如何通过VASP计算催化剂的吸附能和反应能垒，以预测其催化活性。
-界面计算：讲解如何计算材料的界面能和界面结构。
通过以上内容，初学者可以掌握VASP的基本原理和使用方法，并能在实际应用中进行一些基本的材料计算。
VASP全参数设置详解
VASP参数设置详解软件主要功能：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：对所计算的体系进行注释：SYSTEM定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：ISTART，ICHARG，INIWAV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。
vasp软件主要功能
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：SYSTEMl 定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：ISTART，ICHARG，INIWAVl 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，EDIFFl 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：EDIFFGl 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，LORBITl 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。
VASP参数设置详解
VASP参数设置详解软件主要功能：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：●对所计算的体系进行注释：SYSTEM●定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：ISTART，ICHARG，INIWAV●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●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●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●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。
材料模拟计算软件VASP
１． 背景介绍
ＶＡＳＰ（Ｖｉｅｎｎａ Ａｂ－ｉｎｉｔｉｏ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐａｃｋａｇｅ ）是使用 赝势和平面波基组，进行从头量子力学分子动力学 计算的软件包。直接购买的费用大约４万人民币。
ＶＡＳＰ的原型是Ｍｉｋｅ Ｐａｙｎｅ在ＭＩＴ开发的程序包。 这个程序包产生了两个分支，一个是ＶＡＳＰ，一个 是ＣＡＳＴＥＰ。当ＶＡＳＰ开始发展的时候，ＣＡＳＴＥＰ这个 名字还没有产生。１９８９年，Ｊｕｅｒｇｅｎ Ｈａｆｎｅｒ把ＶＡＳＰ的 原型代码从剑桥带回了维也纳，但ＶＡＳＰ的真正开 发是在１９９１年开始的。这个时候，ＣＡＳＴＥＰ实际上 已经进一步发展了很多，但是ＶＡＳＰ是基于１９８９年版 的ＣＡＳＴＥＰ开发的，这个版本的ＣＡＳＴＥＰ只支持局域 赝势和Ｃａｒ－Ｐａｒｒｉｎｅｌｌｏ型的急速下降算法。１９９５年， ＶＡＳＰ的名字被确定下来，并且成为一个稳定而通用 的从头计算工具。１９９６年，ＶＡＳＰ的ＦＯＲＴＲＡＮ ９０语 言版本出现，并且开始进行ＭＰＩ并行化。但是，开 始进行并行化工作的人，Ｊ．Ｍ． Ｈｏｌｅｎｄｅｒ，“抄袭”了 ＣＡＳＴＥＰ的通讯内核，从而引起了ＣＡＳＴＥＰ和ＶＡＳＰ的 纠纷。１９９７年１月，ＶＡＳＰ的并行化在英国完成。 １９９８年，ＶＡＳＰ的通讯内核被完全重写，以去除 ＣＡＳＴＥＰ的部分，这导致了ＶＡＳＰ对Ｔ３Ｄ／Ｔ３Ｅ通讯不再 特别有效率。１９９９年，投影增强波（ＰＡＷ）方法被 采用。目前，维也纳大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｖｉｅｎｎａ）Ｐｒｏｆ． Ｄｒ． Ｊｕｅｒｇｅｎ Ｈａｆｎｅｒ 和 Ｐｒｏｆ． Ｄｉｐｌ．Ｉｎｇ． Ｄｒ． Ｇｅｏｒｇ Ｋｒｅｓｓｅ 研 究组以及德国的Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ－Ｓｃｈｉｌｌｅｒ－Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ的Ｊüｒｇｅｎ Ｆｕｒｔｈｍüｌｌｅｒ研究组共同开发并发展ＶＡＳＰ。它是用赝 势平面波方法进行分子动力学模拟的软件包。与同 类的软件相比，它比较早的实现了超软赝势，计算 量相对于一般的模守恒赝势方法大为减少。ＶＡＳＰ加 入了对ＰＡＷ方法的支持，这使得ＶＡＳＰ的应用更为广 泛。
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
VASP软件包介绍
VASP软件包介绍VASP（Vienna Ab-initio Simulation Package）是一种广泛应用于固体和材料科学领域的第一性原理计算软件包。
它采用密度泛函理论（DFT）和平面波基组来解决材料的电子结构和定量性质。
VASP软件包具有强大的计算功能和高度精确的结果，已成为固体材料模拟中的重要工具。
VASP软件包提供了一系列功能和工具来模拟材料的结构、能带、电子密度、光谱性质、弹性性质、反应能垒等。
它支持多种交换和相关泛函，包括局域密度近似（LDA）、广义梯度近似（GGA）等，以及包含完全局域势（PAW）和超软赝势（USPP）等方法来描述原子核和电子的相互作用。
此外，VASP软件包还可用于模拟温度、压力、扩散、表面反应等不同条件下的材料行为。
使用VASP软件包进行计算需要用户提供晶体结构文件、赝势文件、计算参数等输入信息。
VASP软件采用平面波基组展开波函数，并使用周期边界条件来处理无限大小的周期性系统。
通过梯度下降方法，VASP软件可以在最小化能量的同时寻找材料的平衡结构。
VASP软件包的计算结果包括能带结构、态密度、能量、力、弹性常数、光学吸收谱、振动频谱等信息。
这些结果能够提供材料的基本性质和响应行为，比如能带结构可以揭示材料的导电性质，能量可以计算材料的稳定性，光学吸收谱可以预测材料的光电性能等。
此外，VASP软件还可以用于模拟计算一系列材料物性，例如通过计算弹性常数来评估材料的力学性质。
VASP软件包的优势在于其精确性和可靠性。
它采用高精度的数值方法和更精确的交换关联泛函，能够提供准确的计算结果。
此外，VASP软件包采用高度并行化计算策略，可以在多核处理器和高性能计算机上进行大规模并行计算，加速计算过程并提高效率。
VASP软件包还提供了友好的用户界面和详细的文档，使用户可以轻松配置、运行和解析计算，减小了学习和使用的难度。
VASP软件包的应用范围广泛，包括但不限于固体材料学、纳米材料学、催化剂设计、光电材料学、能源材料学等。
VASP软件介绍
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
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)
• 程序自动产生K点（最常用的，定义网格取样大小）
Automatic genetation 0 Monkorst-Pack 9 99 10 0.0 0.0 0.0
注释行 自动产生K点，这一行必须设为0 Monhkorst-Pack方法产生K点 在各个基矢方向上分割基矢的点数 是否移动网格点以及移动多少（这里不移动）
-
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
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POSCAR输入文件：描述体系结构
例:SiC体系的POSCAR文件
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
vasp介绍
vasp介绍(转帖)V ASP (V AMP)主页：http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/简介：V ASP是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的软件包，它基于CASTEP 1989版开发。
V AMP/V ASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似（用自由能作为变量）以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。
这些技术可以避免原始的Car-Parrinello方法存在的一切问题，而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。
离子和电子的相互作用超缓V anderbilt赝势(US-PP)或投影扩充波(PA W)方法描述。
两种技术都可以相当程度地减少过渡金属或第一行元素的每个原子所必需的平面波数量。
力与张量可以用V AMP/V ASP很容易地计算，用于把原子衰减到其瞬时基态中。
功能：FeaturesSelf-consistent density functional method with plane wave basisAll-electron projector-augmented-wave (PA W) potentials covering all atoms of the periodic table Local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation (GGA)Spin restricted and spin-polarizedSemi-relativistic and full spin-orbit relativisticNon-collinear magnetismLDA (GGA)+U for correlated systemsApplicable to bulk systems, surfaces, interfaces, and molecules (in supercell geometry)Total energies, forces, and the full stress tensorConcurrent relaxation of lattice parameters and atomic positionsAb initio molecular dynamicsGeneration of Monkhorst-Pack special k-pointsIntegration in k-space with smearing or tetrahedron method (with Blöchl correction)Band structure (spin restricted and spin polarized)Site, spin and partial-wave projected densities of statesPartial densities of states at Fermi levelCharge densities Spin densitiesUltra-soft pseudopotentials are offered for comparison平台：UNIX/LINUX相关软件：1. p4vasp主页：http://cms.mpi.univie.ac.at/odubay/p4vasp_site/news.php说明：处理V ASP xml格式输出文件的免费图形环境工具。
VASP程序使用
VASP程序使用VASP程序是一种用于计算固体材料和表面材料性质的量子化学计算程序。
它采用第一性原理方法，即从基本的原子核和电子相互作用出发，通过解波恩-奥本海默（Born-Oppenheimer）方程来计算材料的能带结构、电子态密度、原子结构、晶格参数、声子谱等物理性质。
VASP程序的应用广泛，可以用于材料科学、物理学、化学等众多研究领域。
在开始使用VASP程序之前，需要进行一系列的准备工作。
首先，用户需要获取VASP程序及其相关的源代码和输入文件。
其次，用户需要安装VASP程序并设置好环境变量。
VASP程序可以在不同的操作系统上运行，包括Linux、Unix和Windows等。
使用VASP程序的第一步是准备输入文件。
这些输入文件包括晶体结构文件（POSCAR文件）、计算参数文件（INCAR文件）、赝势文件（POTCAR文件）和K点网格文件（KPOINTS文件）等。
用户需要准备这些文件并将其放到同一个目录下。
其中，POSCAR文件包含晶体结构信息，INCAR文件包含计算参数设置，POTCAR文件包含赝势信息，KPOINTS文件包含K点网格信息。
一般情况下，VASP程序的计算时间较长，需要较大的计算资源。
用户需要根据自己的计算目标和计算机性能来选择合适的计算参数和计算资源。
如果计算任务较重，可以使用并行计算来提高计算效率。
在计算完成后，用户可以通过查看输出文件来获取计算结果。
输出文件包括能带图文件、DOS文件、晶体结构文件等。
用户可以利用这些文件来分析材料的能带结构、电子态密度、原子结构等性质。
VASP程序还提供了一系列的后处理工具，用户可以使用这些工具来进一步分析和处理计算结果。
VASP几个计算实例
VASP几个计算实例VASP（Vienna Ab initio Simulation Package）是一种用于电子结构计算的软件包，广泛应用于固体物理、材料科学、化学等领域。
下面将介绍几个使用VASP进行计算的实例。
1.晶体结构优化晶体结构优化是材料科学中的常见任务，其目的是通过调整晶格参数和原子位置来寻找能量最低的晶体结构。
VASP可以用于计算晶体的总能量和力。
在VASP中，可以使用数值优化算法，如共轭梯度法或拟牛顿法，迭代调整晶格参数和原子位置，直到找到最低能量的结构。
2.原子表面吸附原子在固体表面上的吸附可以影响材料的性质和反应活性。
使用VASP，可以计算原子在表面上的位置和附着能，以研究吸附的稳定性和反应特性。
通过优化原子的位置，可以获得吸附位点和吸附能垒，这对于设计催化剂和研究表面反应机理非常重要。
3.力场参数优化力场是描述分子和固体中原子之间相互作用的经验势能函数。
使用VASP，可以通过计算分子或固体的电子结构和力学性质来优化力场参数。
对于有机分子，可以通过比较实验数据和计算结果来优化分子力场参数，以获得更准确的分子模拟结果。
4.分子动力学模拟分子动力学模拟是研究分子在一段时间内随时间演化情况的常用方法。
VASP能够提供分子动力学模拟所需的能量和力信息。
通过将VASP与分子动力学软件（如LAMMPS）结合使用，可以模拟大分子体系的运动和相变行为，从而对材料性能进行预测。
5.带隙计算带隙是半导体和绝缘体中的重要性质，它决定了电子的导电性和能量带的结构。
使用VASP，可以计算材料的能带结构和态密度，并通过计算能量差来确定材料的带隙。
这对于设计新型材料和理解电子输运性质具有重要意义。
总之，VASP是一款强大的计算工具，可以应用于多个领域的电子结构计算和材料模拟。
以上介绍的实例只是VASP的一小部分应用，它可以为科学家们提供关键的研究工具，推动材料科学和化学等领域的发展。
VASP操作介绍 ppt课件
ppt课件
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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。
Total energy
Length of vector
ppt课件
22
3. K网格大小的选择：
ppt课件
16
6) UPS能谱图像模拟
Surf. Sci., p2p0t课07件, 601, 3488
17
7) 材料光学性质计算
8) 其它性质计算，包括功函p、pt课力件学性质等
18
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pp体t课件系
19
Dv: Vacuum thickness (~10 A)
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。
ppt课件
9
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
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。
ppt课件
7
程序流程：
尝试电子密度和尝试波函数 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pp，t课写件波函数
其中，单胞部分的波函数可以用一组在倒易空间的平面
VASP操纵介绍-两次课
为单胞部分和类波部分的乘积：
i
(r )
eik r
fi
(r )
其中，单胞部分的波函数可以用一组在倒易空间的平面
波来表示：
fi (r )
c e iGr
i,G
G
这样，电子波函数可以写为平面波的加和：
i (r )
c e i(k G)r
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：
1. 与同类的软件相比，它比较早地实现了超软赝 势，计算量相对于一般的模守恒赝势方法大为减少。
2. 其对计算领域最大贡献无疑是在Blöchl的基础上 发展的投影缀加平面波(PAW)方法。这使得VASP 不仅计算速度快，而且精度是abinit和pwscf没法比 的 。 VASP 的 精 度 ， 比 如 磁 性 计 算 ， 很 多 可 以 跟 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。
……
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
PAW型赝势
LDA GGA
PW91 PBE
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。
多数情况下，对半导体或绝缘体较小的K-mesh能量就可以 收敛，对于导体，一般需要较大的K-mesh。
-10.2
-10.3
-10.4
Total energy(eV)
-10.5
VASP基于第一性原理分子动力学计算的软件包简介
VASP基于第一性原理分子动力学计算的软件包简介VASP是使用赝势和平面波基组，进行第一性原理分子动力学计算的软件包。
VASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似(用自由能作为变量）以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。
这些技术可以避免原始的Car-Parrinello方法存在的一切问题,而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。
离子和电子的相互作用超缓Vanderbilt 赝势(US-PP）或投影扩充波(PAW）方法描述。
两种技术都可以相当程度地减少过渡金属或第一行元素的每个原子所必需的平面波数量.力与张量可以用VASP很容易地计算，用于把原子衰减到其瞬时基态中.主要功能Ⅰ从理论角度分析：(1). 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;(2）. 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；(3）。
计算材料的状态方程和力学性质（体弹性模量和弹性常数）；（4). 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）；(5）. 计算材料的光学性质；(6）。
计算材料的磁学性质;(7)。
计算材料的晶格动力学性质（声子谱等）；（8). 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟)；（9）. 从头分子动力学模拟；（10)。
计算材料的激发态（GW准粒子修正)等等。
Ⅱ从应用角度分析:VASP原子和分子的基态性质计算、晶体结构参数的优化、晶体的电子结构计算、晶体的磁学性质计算、分子动力学模拟。
特别是研究材料的磁学性能、固体表面性质方面有独到的功能。
应用举例：例1,高压下氢吸附在Mg中，可能形成的不同结构的状态方程.本工作发表在 Phys。
Rev. Lett。
， 89 (17）, 2002. 杂志上。
Calculated unit-cell volume vs total-energy relations for MgH2 in actual and possible structural arrangements as obtained from VASP.例2，经过研究发现新的吸附方式本工作发表在Phys。
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0S.0I0G0M00A00=000.010000000 0.5000000000000000 0.4589585899816485
0#.5I0S0I0F00=02000000000 0.0000000000000000 0.9589585899816486
0I.5A0L0G00O00=04080000000 0.0000000000000000 0.5410414100183514
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
First-principles electronic structure calculations
• 简介 • 基本任务 • 输入文件 • 输出文件 • 程序举例 • 操作界面
简介—VASP是什么
• 全称Vienna Ab-inito Simulation Package • 是一个采用平面波赝势(或缀加投影波)方法进行
0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.7500000000000000
(2). 优化晶格参数
• 运行VASP，从输出文件CONTCAR中查看优化之后的晶格 常数。
（3）固定晶格常数静态计算，得到后面计算要用到的电荷 密度。
TiO2
1S.0Y0S0T0E00M00=0T00iO0020
# ISIF = 3 IALGO = 48 NELMDL = -5
0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.0410414100183514
0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.2910414100183515 将CONTCAR
0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.7910414100183514 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.2500000000000000
basic characters of surface system 表面体系的基本性质的计算
......
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）
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 …………
从头模拟的软件包。 • 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。
基本任务
crystal structure 晶体结构基本性质计算
• Electronic Structure • Magnetic properties • Optimize parameters • Structural relaxation
0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000
0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000
0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.2500000000000000
中得到的数据 拷贝到
POSCAR中
0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.7500000000000000
(4). 静态计算之后，进行能带计算
SYSTEM = TiO2 PREC = Accurate
NSW = 0 ENCUT = 400 ISTART = 1 ICHARG = 11 # IBRION = -1 # ISMEAR = -5
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
每类原子的个数 确定按何种坐标来写原子位置 第一个坐标 第二个坐标
TiO2_anatase.cell 隐藏文件
缩放倍数为1
命名为TiO2 基矢
体系中有8TS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)
(1). 生成4个输入文件: POSCAR POTCAR KPOINTS INCAR
TiO2
1.00000000000000
3.776000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.00S0Y0S0T0E00M00=0T00iO002 3.776000000000000 0.000000000000000 D0008...i050r4000e0000ct.00000000PNEIII000CBS0RNS000T0HRE000WCA0IA000C0UOR000R=0TNT=0000G00020A===00000=c00004001c000020u00000ra0t0000e...0550000000000.000000000000000000000000KM0000040-000o0P000n0o000k0i40000nh0000to0sr0s000400t ...0P274a005c888k0009000.000400080006000000000000V各0000A0000种000S0000P0P000提0O0T供0C0的1AR 0.50000I0S0IF00=00300000 0.0000000000000000 0.9580000000000000 0.50000E0D00IF0F00G0=00-000.010.0000000000000000 0.5420000000000000 0.00000A0D00D0G00R0I0D0=00.Tr0u.e5.000000000000000 0.0420000000000000 0.50000I0S0M00E0A0R00=0000 0.5000000000000000 0.2920000000000000 0.00000S0I0G0M00A00=000.010 0.0000000000000000 -0.2080000000000000
structural data（描述体系结构的文件）
steering parameters（计算控制参数文件）
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
POSCAR输入文件：描述体系结构
例:SiC体系的POSCAR文件
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
原胞(或晶胞)的基矢
0.00000000000000000 9.518838639V6A3S40P2提63供的
Monkhorst Pack
各种POTCAR
444
0I.0B0R0I0O0N00=00-01000000 0.0000000000000000000 0.2089585899816485
0I.5S0M00E0A0R00=000000000 0.5000000000000000 0.7089585899816486
P3R.7E8C45=10A1c3c4u2ra2t5e9402 0.0000000000000000 0.0000000000000000
N0S.0W00=00000000000000 3.784510K1-3P4o2in2t5s9402 0.0000000000000000
E0N.0C00U0T00=0400000000000 8IST4ART = 0 DiIreCcHt ARG = 2
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