VASP的输入输出文件
VASP(计算前的各种测试)
（计算前的）验证一、检验赝势的好坏：（一）方法：对单个原子进行计算；（二）要求：1、对称性和自旋极化均采用默认值；2、ENCUT要足够大；3、原胞的大小要足够大，一般设置为15 Å足矣，对某些元素还可以取得更小一些。
（三）以计算单个Fe原子为例：1、INCAR文件：SYSTEM = Fe atomENCUT = 450.00 eVNELMDL = 5 ! make five delays till charge mixing，详细意义见注释一ISMEAR = 0SIGMA=0.12、POSCAR文件：atom15.001.00 0.00 0.000.00 1.00 0.000.00 0.00 1.001Direct0 0 03、KPOINTS文件：（详细解释见注释二。
）AutomaticGamma1 1 10 0 04、POTCAR文件：（略）注释一：关键词“NELMDL”:A）此关键词的用途：指定计算开始时电子非自洽迭代的步数（即NELMDL gives the number of non-selfconsistent steps at the beginning），目的是make calculations faster。
“非自洽”指的是保持charge density 不变，由于Charge density is used to set up the Hamiltonian, 所以“非自洽”也指保持初始的哈密顿量不变。
B）默认值（default value）:NELMDL = -5 (当ISTART=0, INIWA V=1, and IALGO=8时)NELMDL = -12 (当ISTART=0, INIWA V=1, and IALGO=48时)NELMDL = 0 (其他情况下)NELMDL might be positive or negative.A positive number means that a delay is applied after each ionicmovement -- in general not a convenient option. （在每次核运动之后）A negative value results in a delay only for the start-configuration. （只在第一步核运动之前）C）关键词“NELMDL”为什么可以减少计算所需的时间？Charge density is used to set up the Hamiltonian, then the wavefunctions are optimized iteratively so that they get closer to the exact wavefunctions of this Hamiltonian. From the optimized wavefunctions a new charge density is calculated, which is then mixed with the old input-charge density. A brief flowchart is given below.（参自Manual P105页）一般情况下，the initial guessed wavefunctions是比较离谱的，在前NELMDL次非自洽迭代过程中保持charge density不变、保持初始的哈密顿量不变，只对wavefunctions进行优化，在得到一个与the exactwavefunctions of initial Hamiltonian较为接近的wavefunctions后，再开始同时优化charge density。
VASP静态自洽计算的输入文件，执行和输出文件
VASP静态⾃洽计算的输⼊⽂件，执⾏和输出⽂件VASP输⼊⽂件1.INCAR⽂件# 计算的体系的名称SYSTEM = Hybrid# I/O设置(读⼊、读出)ISTART = 0 # 0代表⼀个全新的计算ICHARG = 2LWAVE = .FALSE.LCHARG = .TRUE. #输出电⼦密度⽂件LVOT = .TRUE. #loacl potential⽂件LELF = .TRUE. #输出电⼦局域化函数LORBIT = 11 #输出材料的分波态密度#以上四个⽂件⼀般在需要计算准确电⼦结构（⾃洽运算）时才会出现# Electronic Relaxation(电⼦步)ENCUT = 600 #平⾯阶段能，由赝势决定（POTCAR中的ENMAX*1.25~1.50）（数值越⼤，精度越⾼）NELM = 100 #最⼤电⼦步数量，默认60步（难收敛体系，如过渡⾦属，可设置为200、300~）ALGO = Fast #⾃洽循环算法（Fast,Normal,VaryFast)PREC = Accurate #精度设置ISMEAR = 0 # ⾦属0+，⾮⾦属0-（⾦属不可以设置为负数）SIGMA = 0.05 # 划分布⾥渊区,展宽EDIFF = 1E-5 #电⼦步收敛精度AMIX = 0.1 #BMIX = 0.01 #加快收敛NEDOT = 2000EMIN = -10.0 #两个EMAX = 10.0 #细化能级# Ionic Relaxation (离⼦步)IBRION = 2 #离⼦弛豫的算法（2较稳定）NSW = 300 #最⼤离⼦步的个数EDIFFG = -1E-2 #离⼦步收敛标准（默认是EDIFF*10）ISIF = 3 # 对晶胞的弛豫⽅法(3:全弛豫 2:固定体积的弛豫 4:固定体积但允许形状改变)# Polarization (含磁性体系)ISPIN = 2 # ⾃旋极化LOSRBIT = .False. #考虑⾮线性磁性（默认不考虑）# Parallization(并⾏计算的相关设定)LREAL = Auto #计算进⾏在实空间或是导空间NPAR = 1 #取节点数量或核⼼数量的根号值LPLANE = .FALSE. #针对平⾯波的设置‘#’ 表⽰注释符，后⾯的内容不会被执⾏2.KPOINTS⽂件# 划分布⾥渊区⽹格Automatic meshGamma #划分⽹格8 8 80.0 0.0 0.0# 另⼀种KPOINTS⽂件形式Automatic meshAuto25.03.POSCAR⽂件# 通过VESTA建模得到# 包括体系名称，晶胞基⽮信息，原⼦元素种类、数量和具体坐标4.POTCAR⽂件# 从赝势库中得到的赝势信息，⼀般不需要进⾏操作VASP程序的执⾏mpirun -np x vasp_std < INCAR# x是指CPU的线程数（核⼼数）VASP输出⽂件1.OSZICAR#第⼀⾏内容F #体系的⾃由能E0 #最后体系的总能量dE #体系能量的改变量# 使⽤linux命令得到⽂件中我们需要的数据grep E0 OSZICAR #打印出OSZICAR⽂件中所有含有'E0'的⾏2.OUTCAR⽂件# 包含VASP全部输⼊信息的总结(⽇志⽂件)# 最后⼀⾏：计算成本，磁性信息，电荷信息grep 'reached required accurary' OUTCAR# 若OUTCAR⽂件中存在上述字符串，则表明计算成功收敛；若没有，则未收敛3.DOSCAR⽂件# 材料的态密度信息（材料在不同能级上各⾃的占据情况/概率）（5列、3列）# 若在电⼦步设置了LORBIT=11，则会输出分波态密度（19列）更⼤4.CHGCAR⽂件#电⼦在空间位置上的分布，可直接通过VESTA⽂件画图5.LOCALCAR⽂件#电⼦在空间中的能级分布6.ELFCAR⽂件#定义的电⼦局域化函数7.EIGENVAL⽂件#电⼦在导空间上的分布状态。
VASP的输入输出文件
@Hou Zhufeng
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POTCAR
• 按POSCAR文件中，每类原子的顺序把各类原子相应的赝 势合并到同一个文件(POTCAR)中。比如在POSCAR中原 子坐标按Si, O的顺序写出给原子的坐标，则到赝势库目录 中使用下面的命令: zcat Si/POTCAR.Z >POTCAR zcat O/POTCAR.Z >>POTCAR • 每类原子的赝势类型(PAW或超软)一致 • 每类原子的赝势类型(交换关联)要与INCAR中交换关联设置 一致
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KPOINTS(1)
• 设置布里渊区k点取样或k点的坐标,计算能带时k点的高对称 线 • 设置方式:手动输入所有的k点，按Monkhorst-Pack方法自动 产生 • 格式：普通，四面体，M-P网格，Line模式 • 卡笛尔坐标系和倒格子坐标系
@Hou Zhufeng
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KPOINTS(2)
• 按普通格式手动输入各个k点(推荐用在计算能带时)
#/bin/sh for i in 3 5 7 9 11 do cat > KPOINTS <<! auto 0 Monhkorst-pack $i $i $i 0.0 0.0 0.0 ! vasp E=`grep "TOTEN" OUTCAR | tail -1 | awk '{printf "%12.6f \n", $5 }'` K=`grep "irred" OUTCAR | tail -1 | awk '{printf "%4i \n", $2 }'` echo $K $E >>SUMMARY done
@Hou Zhufeng
1-VASP计算教程第一课-认识VASP的输入和输出
V ASP计算教程第一课认识V ASP的输入和输出课程目标：通过计算孤立氧原子的能量，初步认识V ASP的输入和输出。
课程正文：一、V ASP的输入文件（lecture1-01）V ASP的基本输入文件共有四个：POSCAR，INCAR，KPOINTS，POTCAR。
其中POSCAR是结构文件（计算的体系是什么）；INCAR是参数文件（怎么计算）；KPOINTS是K点文件，决定了在体系的哪些点进行计算；POTCAR是赝势文件，包含了相应体系的元素的基本信息。
1、POSCAR以孤立氧原子为例，创建相应的结构文件。
V ASP要求计算的结构必须是周期体系，因此我们的结构可以描述为“一个足够大的晶胞（盒子）中存在一个氧原子”，之所以强调“足够大”，是因为晶胞具有周期性，晶胞足够大，氧原子之间的相互作用才可以忽略不计。
POSCAR文件内容如下：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 O atom2 1.03 8.00 0.00 0.004 0.00 8.00 0.005 0.00 0.00 8.006 O7 18 Cartesian9 0.00 0.00 0.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 在这里，灰色背景及其中的数字为行号，POSCAR文件中并不包含。
其中，第1行的“O atom”是体系的名称，可以根据个人的喜好进行命名（如可以替换为isolated O，single O atom，one Oxygen atom等），方便对计算任务的记忆与理解，不同的命名不会影响计算；第2行的“1.0”为晶格的缩放系数，第3到5行是晶格在xyz坐标系中三个方向的基矢长度，基矢长度乘以晶格的缩放系数即为晶胞的大小，因此通过这四行参数，我们构建了一个晶格长度为8.00 Å的正方形晶胞。
VASP软件介绍解读
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
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的输入输出文件
@Hou Zhufeng
内容(2)
输出文件(续)
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
☺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;或c)根据空间群国际表写出各等价位置; d)晶 体数据库
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KPOINTS(1)
Example file 4 Cartesian 0.0 0.0 0.0 1. 0.0 0.0 0.5 1. 0.0 0.5 0.5 2. 0.5 0.5 0.5 4. Tetrahedra 1 0.183333333333333 6 1234
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)
VASP的输入输出文件
侯柱锋 复旦大)
输入文件
INCAR :计算控制参数文件 POSCAR :描述体系结构的文件 KPOINTS :k点取样设置文件 POTCAR :赝势文件
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
VASP操作介绍两次课
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。
-10.65
-10.70
-10.75
-10.80
100
150
200
250
300
Cutoff energy (eV)
硅体相总能量随cutoff energy大小的变化情况
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
i(r)eikrfi(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(kG )r i,kG
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
6. VASP安装和运行：
(1) VASP程序安装： a. 设置编译环境：安装Fortran编译器，常用为IFC b. 对于并行版本vasp的编译，还需安装MPICH c. 编译vasp自带的库文件 d. 对makefile进行修改，包括BLAS和Lapack库文件所在
VASP简明手册--输入
VASP简明手册For Beginners in Prof. B.X. Liu’s group一、简介 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 quantity and an exact evaluation of the instantaneous electronic ground state at each 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)二、背景知识 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。
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。
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
-
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.
VASP输入文件
V ASP计算时要先进行相应的晶体结构选择，在MS中建完模型之后，导出；然后进行结构优化，优化一般情况下结构优化的INCAR比较简单。
可以参看我的文件夹下面得geo文件中的INCAR；然后将优化后得到的CONTCAR文件拷过来，重新命名为POSCAR文件，如果你使用的泛函（和INCAR中的GGA参数以及POTCAR的选择有关）不是杂化泛函等比较高级的方法的话，需要先进行一步静态自洽计算。
做静态自洽计算的时候原子不能乱动（这个和INCAR文件中的ISIF、NSW等有关），ISTRA T=0（要重新计算，不能读入之前得到的WA VECAR）；接下来计算能带结构或是态密度的话，要将之前得到的CHGCAR文件放进来，作为读入文件，也可以将W A VECAR文件加进来（ISTART=1可以读入W A VECAR）以加快计算速度。
而不同的计算任务INCAR的设置需要注意，同时，KPOINTS也要注意。
可以参看资料中的例子，大体上都是对的。
POTCAR在我给你的psudopotential文件夹下，这个库里面的POTCAR文件都只是单个原子的势文件，如果你的例子是Al2O3，那么先看POSCAR中是Al原子还是O原子在前，然后再相应的文件夹下面找到这两个原子的POTCAR，在linux使用cat Al O >>POTCAR （假如这时al在前，al和o分别对应这两个原子的势文件）。
POSCAR文件的建立可以使用MS软件。
我给你的资料中有介绍。
在进行一个相应的计算的时候最好参看qq或是我的输入文件。
最常用的计算1．结构优化目的是找到最优结构对于晶胞，要找出能量最低的晶格常数，具体可以参照金刚石结构Si的那个例子对于表面，更加简单 :在POSCAR中确定优化的原子层数，在INCAR中修改IBRION =2，POTIM=0.2，NSW=200三个参数即可，对于参数的意义看苏长荣或侯柱峰的中文说明就行了2．单点能自洽计算目的是得到CHG画电荷密度图，以及得到正确的费米能级值，以及体系的总能量。
VASP计算前的验证
V ASP计算前的验证一、检验赝势的好坏：检验赝势的好坏：（一）方法：对单个原子进行计算；（二）要求：1、对称性和自旋极化均采用默认值；2、ENCUT 要足够大；3、原胞的大小要足够大，一般设置为15 Ǻ足矣，对某些元素还可以取得更小一些。
（三）以计算单个Fe原子为例：1、INCAR 文件：SYSTEM = Fe atomENCUT = 450.00 eVNELMDL = 5 ! make five delays till charge mixing，详细意义见注释一ISMEAR = 0SIGMA=0.12、POSCAR 文件：atom15.001.00 0.00 0.000.00 1.00 0.000.00 0.00 1.001Direct0 0 03、KPOINTS 文件：AutomaticGamma1 1 10 0 04、POTCAR 文件：（略）注释一：关键词“NELMDL”:A）此关键词的用途：指定计算开始时电子非自洽迭代的步数（即NELMDL gives the number of non-selfconsistent steps at the beginning），目的是make calculations faster。
“非自洽”指的是保持charge density 不变，由于Charge density is used to set up the Hamiltonian, 所以“非自洽”也指保持初始的哈密顿量不变。
B）默认值（default value）:NELMDL = -5 (当ISTART=0, INIW A V=1, and IALGO=8 时)NELMDL = -12 (当ISTART=0, INIW A V=1, and IALGO=48 时)NELMDL = 0 (其他情况下)NELMDL might be positive or negative. A positive number means that a delay is applied after each ionic movement -- in general not a convenient option. （在每次核运动之后）A negative value results in a delay only for the start-configuration. （只在第一步核运动之前）C）关键词“NELMDL”为什么可以减少计算所需的时间？Charge density is used to set up the Hamiltonian, then the wavefunctions are optimized iteratively so that they get closer to the exact wavefunctions of this Hamiltonian. From the optimized wavefunctions a new charge density is calculated, which is then mixed with the old input-charge density. A brief flowchart is given below.（参自Manual P105 页）一般情况下，the initial guessed wavefunctions 是比较离谱的，在前NELMDL次非自洽迭代过程中保持charge density不变、保持初始的哈密顿量不变，只对wavefunctions进行优化，在得到一个与the exact wavefunctions of initial Hamiltonian较为接近的wavefunctions后，再开始同时优化charge density。
VASP程序使用教程
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)
型和数目、以及各原子坐标；
KPOINTS : K点定义文件，可手动定义和自动产生； POTCAR : 各原子的赝势定义文件。
主要输出文件 OUTCAR : 最主要的输出文件，包含了所有重要信息； OSZICAR : 输出计算过程的能量迭代信息； CONTCAR: 内容为最新一轮的构型(分数坐标，可用于续算)；
Feymann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 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
CHGCAR和CHG : 电荷密度；
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)
-10.2
-10.3
-10.4
Total energy(eV)
-10.5
-10.6
VASP使用总结
VASP计算的理论及实践总结一、赝势的选取二、收敛测试1、VASP测试截断能和K 点2、MS测试三、结构弛豫四、VASP的使用流程（计算性质）1、VASP的四个输入文件的设置2、输出文件的查看及指令3、计算单电能(1) 测试截断能(2) 测试K点4、进行结构优化5、计算弹性常数6、一些常用指令一、赝势的选取VASP赝势库中分为：PP和PAW两种势，PP又分为SP（标准）和USPP（超软）。
交换关联函数分为：LDA（局域密度近似）和GGA（广义梯度近似）。
GGA 又分为PW91和PBE。
在VASP中，其中pot ,pot-gga是属于超软势（使用较少）。
Paw, paw-pbe ,和paw-gga是属于PAW。
采用较多的是PAW-pbe 和PAW-gga。
此外vasp 中的赝势分为几种，包扩标准赝势(没有下标的)、还有硬（harder）赝势(_h)、软（softer）赝势(_s), 所谓的硬（难以赝化），就是指该元素原子的截断动能比较大，假想的势能与实际比较接近，计算得到的结果准确，但比较耗时，难以收敛。
软（容易赝化），表示该元素原子的截断动能比较小，赝势模型比较粗糙，但相对简单，可以使计算很快收敛（比如VASP开发的超软赝势）。
即硬的赝势精度高，但计算耗时。
软的精度低，容易收敛，但节省计算时间。
另一种情况：如Gd_3，这是把f电子放入核内处理，对于Gd来说，f电子恰好半满。
所以把f电子作为价电子处理的赝势还是蛮好的（类似还有Lu，全满）。
（相对其他的4f元素来说，至于把f电子作为芯内处理，是以前对4f元素的通用做法。
计算结果挺好）常用的做法是：用两种赝势测试一下对自己所关心的问题的影响情况。
在影响不大的情况下，选用不含4f电子的赝势（即后缀是3），一来减少计算量，二来避免DFT对4f电子的处理。
【1.赝势的选择：vasp的赝势文件放在目录~/vasp/potentials 下，可以看到该目录又包含五个子目录pot pot_GGA potpaw potpaw_GGA potpaw_PBE ，其中每一个子目录对应一种赝势形式。
最新VASP操作介绍-两次课PPT课件
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。
基于平面波表示的Kohn—Sham方程：
G ' 2 m 2 |k G |2G G ' V i( o G n G ') V H ( ;) c i , k G i c i , k G
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。
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) 1.0 0.0 1.0 (第二个平移矢量的方向) 1.0 1.0 0.0 (第三个平移矢量的方向)
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。
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@Hou Zhufeng
☺当Smearing时不采用四面体方法，则Tetrahedra后面的内容不起作用
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KPOINTS(2)
• 按Line模式手动输入各个高对称k点(用在计算能带中，4.6 以上版本支持)
k along high symmetry lines 10 Line-mode Rec 0.00 0.00 0.00 ! gamma 0.50 0.50 0.00 ! X 0.50 0.50 0.00 ! X 0.50 0.75 0.25 ! W 0.50 0.75 0.25 0.00 0.00 0.00 !W ! gamma 标题或注释行，无特别意义 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对高对称点之间产生10个k点 以字母L开头表示按line模式产生k点 以字母R开头表示k点按倒格子坐标系 每对高对称点的坐标。（共三对，表明沿着 Gamma X W Gamma计算能带）
@Hou Zhufeng
标题或注释行，无特别意义 0表示自动产生k点 以字母G开头表示按M-P方法以Γ点为中心自动产生k点 确定沿倒格子各方向上网格点的数目 对所按网格分割产生的k点进行平移的量（这里不平移）
第三行也可以字母M开头， 则不以Γ点为中心
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KPOINTS(4)
• 按Monkhorst-Pack网格方法自动产生k点
完全自动的方式 (2) (续)
完全自动的方式 (3) Automatic mesh 0 Monkhorst-Pack 10 10 10 0.5 0.5 0.5 标题或注释行，无特别意义 0表示自动产生k点 以字母M开头表示按M-P方法自动产生k点 确定沿倒格子各方向上网格点的数目 对所按网格分割产生的k点进行平移的量（这里不平移)
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
☺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;或c)根据空间群国际表写出各等价位置; d)晶 体数据库
@Hou Zhufeng
Cubic SiC 3.57 0.0 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 1 1 Direct 0.00 0.00 0.25 0.25 0.5 0.5 0.0 设置体系的名称 晶格常数或缩放系数 原(或晶)胞的基矢 Cubic SiC 3.57 0.0 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 1 1 Cartesian 0.00 0.00 0.25 0.25
Example file 4 Cartesian 0.0 0.0 0.0 1. 0.0 0.0 0.5 1. 0.0 0.5 0.5 2. 0.5 0.5 0.5 4. Tetrahedra 1 0.183333333333333 6 1234
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)
@Hou Zhufeng
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OUTCAR
查看所计算体系的费米能级，使用下面的命令 grep 'Fermi' OUTCAR | tail -1 得到的结果为 BZINTS: Fermi energy: 6.171330; 20.000000 electrons 上一行中第一个数就是体系的费米能级，第二个数就是体系的总价电子数。 注释：对半导体的体系，VASP取价带顶作为费米能级。对呈现金属性的 体系，费米能级就是该体系的真实（具有物理意义的）费米能级。 查看所计算体系的倒格子基矢 在采用vi对OUTCAR编辑时，用下面的命令来查找 g/reciprocal lattice vectors 或 g/recip 查看所计算体系中原子的受力情况 在采用vi对OUTCAR编辑时，用下面的命令来查找 g/TOTAL-FORCE 原子所受的力的单位是eV/angstrom。
@Hou Zhufeng
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POTCAR
• 按POSCAR文件中，每类原子的顺序把各类原子相应的赝 势合并到同一个文件(POTCAR)中。比如在POSCAR中原 子坐标按Si, O的顺序写出给原子的坐标，则到赝势库目录 中使用下面的命令: zcat Si/POTCAR.Z >POTCAR zcat O/POTCAR.Z >>POTCAR • 每类原子的赝势类型(PAW或超软)一致 • 每类原子的赝势类型(交换关联)要与INCAR中交换关联设置 一致
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。
• 按四面体格式手动输入各个k点(复杂，不推荐用)
标题或注释行，无特别意义 K点的数目 以字母C开头表示k点是按卡笛尔坐标系 前三个数是k点的坐标，最后一个数是相应k点的坐标(下面共4个k点)
当smearing方面采用的是四面体方法时，以字母T开头表示下面的是描述各个四面体的信息 四面体的个数，每个四面体的体积权重 每个四面体顶角的权重，每个四面体顶角k点坐标的序号
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KPOINTS(1)
• 设置布里渊区k点取样或k点的坐标,计算能带时k点的高对称 线 • 设置方式:手动输入所有的k点，按Monkhorst-Pack方法自动 产生 • 格式：普通，四面体，M-P网格，Line模式 • 卡笛尔坐标系和倒格子坐标系
@Hou Zhufeng
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KPOINTS(2)
• 按普通格式手动输入各个k点(推荐用在计算能带时)
0.5 0.5 0.0
每类原子的个数
确定按何种坐标来写原子位置
0.00 0.25
第一类原子的第一个坐标 第二类原子的第一坐标
0.00 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。
@Hou Zhufeng
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POSCAR(2)
• 对原子位置进行选择性的迟豫(Selective dynamic)
@Hou Zhufeng
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INCAR(2)：例子
• 静态计算(计算总能和自洽的电荷密度)
懒：删掉计算目录下的WAVECAR，INCAR中不作任何设置
推荐：自己手动设置ENCUT, TITLE, ISTART, ICHARG, ISMEAR, EDIFF, PREC等
SYSTEM = Silicon ENCUT = 350 ISTART = 0 ICHARG = 2 ISMEAR = -5 EDIFF = 1E-5 PREC = Accurate 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
查看所计算体系的总能，使用下面的命令
当ISMEAR = -5时，Free energy TOTEN是与energy without entropy是相等，则用 grep ‘TOTEN’ OUTCAR 得到结果如下 free energy TOTEN = -7.910804 eV 当ISMEAR等于其他的值时，Free energy TOTEN是与energy without entropy是不相等，则用 grep ‘entropy=’ OUTCAR 得到结果如下 energy without entropy= -7.910804 energy(sigma->0) = -7.910804 在计算体系的结合能时，体系的总能取为energy without entropy后面的值。
如果是以卡笛尔坐标系来写k点坐标， 则第四行以字母C开头。
☺如何写出各种布拉菲格子对应的倒格子中的高对称点标记和坐标：a)查空间群 国际表; b)用xcrysden软件画出布里渊区，并选取高对称点。
@Hou Zhufeng
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KPOINTS(3)
• 按Monkhorst-Pack网格方法自动产生k点
☺可以在一行设置多个关键词的值，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
@Hou Zhufeng
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POSCAR(1)
• 描述了体系的结构文件: 原(或晶)胞的基矢, 原子的位置, 原 子是否移动，原子的初始速度等) • 分数坐标和卡笛尔坐标 例子:
@Hou Zhufeng
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输入文件
@Hou Zhufeng
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INCAR(1)
• • • • • • 设置计算的精度 设置是做什么计算 设置交换关联函数 设置优化的算法和收敛标准 设置MD的步长、温度、时间 设置每个波函数或电子的占有数(也就是 smearing 方法及相关的参数)等等 • 自由格式 • 共100多个关键词，一般都有合适的默认值。通常 需设置的有10个左右。即使INCAR文件无任何内容 也可以进行计算。