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1、First-principles electronic structure calculations 简介简介 基本任务基本任务 输入文件输入文件 输出文件输出文件 程序举例程序举例 操作界面操作界面2021/6/31简介简介VASP是什么是什么全称全称Vienna Ab-inito Simulation Package是一个采用平面波赝势是一个采用平面波赝势(或缀加投影波或缀加投影波)方法进行从方法进行从头模拟的软件包。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。的商用软件之一。2021/6/32基本任务基本任务crys
2、tal structure 晶体结构基本性质计算晶体结构基本性质计算 Electronic Structure Magnetic properties Optimize parameters Structural relaxationbasic characters of surface system 表面体系的基本性质的计算表面体系的基本性质的计算.2021/6/33POTCARKPOINTSPOSCARINCAR输入文件输入文件pseudopotentail file（赝势文件，软件本身具有，赝势文件，软件本身具有，用时选择合理的即可用时选择合理的即可）Brillouin zone sam
3、pling（ k点取样设置文件点取样设置文件）structural data（描述体系结构的文件描述体系结构的文件）steering parameters（计算控制参数文件计算控制参数文件）2021/6/34INCAR输入文件：设置程序控制参数的值输入文件：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)时经验推荐自己手经验推荐自己手动设置动设置ENCUT, SYSTEM, ISTART, ICHA
4、RG, ISMEAR, EDIFF, PREC等等的值。的值。SYSTEM = SiliconENCUT = 350ISTART = 0ICHARG = 2ISMEAR = -5EDIFF = 1E-5PREC = Accurate设置标题，以说明所计算的体系设置标题，以说明所计算的体系设置平面波切断动能设置平面波切断动能(不采用默认值不采用默认值)说明这次计算是一次全新的计算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按体系中的原子构造初始的原子密度采用四面体方法采用四面体方法电子迭代的收敛标准是电子迭代的收敛标准是1E-5精度为精度为Accurate可以在一行设置多个关键词
5、（即参数）的值，但是每个关键值之间用分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号(;)隔开。如隔开。如ISMEAR= 0; SIGMA= 0.2。当想不用当想不用INCAR中某个关键词的值时，在该行前面加上井号中某个关键词的值时，在该行前面加上井号(#)注释掉，注释掉，如如# #ISMEAR=0; SIGMA = 0.22021/6/35POSCAR输入文件输入文件：描述体系结构描述体系结构例:SiC体系的POSCAR文件Cubic SiC3.570.0 0.5 0.50.5 0.0 0.50.5 0.5 0.0 1 1Direct 0.00 0.00 0.000.25
6、 0.25 0.25设置体系的名称设置体系的名称晶格常数或缩放系数晶格常数或缩放系数原胞原胞(或晶胞或晶胞)的基矢的基矢每类原子的个数每类原子的个数确定按何种坐标来写原子位置确定按何种坐标来写原子位置第一个坐标第一个坐标第二个坐标第二个坐标2021/6/362021/6/372021/6/382021/6/392021/6/3102021/6/3112021/6/3122021/6/3132021/6/3142021/6/3152021/6/3162021/6/317TiO2_anatase.cell隐藏文件隐藏文件2021/6/3182021/6/319命名为命名为TiO2缩放倍数为缩放倍数
7、为1基矢基矢体系中有体系中有8个个氧原子，氧原子，4和和钛原子钛原子各个原子的坐标各个原子的坐标2021/6/320按普通格式手动输入各个按普通格式手动输入各个k点点(推荐用在计算能带时推荐用在计算能带时)k-points entered manually5Reciprocal 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标题或注释行，无特别意义标题或注释行，无特别意义K点的数目点的数目以字母以字母R开头表示开头
8、表示k点是按倒格子坐标系点是按倒格子坐标系前三个数是前三个数是k点的坐标，最后一个数是相应点的坐标，最后一个数是相应k点的权重点的权重(下面共下面共5个个k点点)KPOINTS输入文件输入文件: 控制控制K点的选取方式点的选取方式 程序自动产生程序自动产生K点（最常用的，定义网格取样大小）点（最常用的，定义网格取样大小）Automatic genetation0Monkorst-Pack9 9 9100.0 0.0 0.0注释行注释行自动产生自动产生K点，这一行必须设为点，这一行必须设为0Monhkorst-Pack方法产生方法产生K点点在各个基矢方向上分割基矢的点数在各个基矢方向上分割基矢的
9、点数是否移动网格点以及移动多少（这里不移动）是否移动网格点以及移动多少（这里不移动）2021/6/321POTCAR输入文件输入文件: 赝势文件赝势文件Si 的一种势函数的部分内容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 TITEL = US Si LULTRA = T use ultrasoft PP ? IUNSC
10、R = 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 2021/6/322输出文件输出文件OUTCAR :最主要的输出文件DOSCAR
11、 : 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2021/6/323程序举例程序举例用VASP求TiO2的电子态密度和能带，分如下几步: (1). 生成4个输入文件: POSCAR、POTCAR、INCAR、KPOIN
12、TS(2). 优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数；(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；(4). 静态计算之后，固定电荷密度,分别做非自洽的能带和态密度计 算；(5). 从输出文件EIGENVAL、DOSCAR中提取数据,画图 。 2021/6/324(1). 生成4个输入文件: POSCAR POTCAR KPOINTS INCARSYSTEM = TiO2PREC = AccurateNSW = 200ENCUT = 400ISTART = 0ICHARG = 2IBRION = 1 ISIF = 3EDIFFG = -0.01ADDGRID= .True.
13、 ISMEAR = 0SIGMA = 0.1K-Points 0Monkhorst Pack 4 4 4 0 0 0VASP提供的各种POTCARTiO2 1.00000000000000 3.776000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 3.776000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 9.486000000000001 8 4Direct0.0000000000000000 0.0000000000000
14、000 0.20800000000000000.5000000000000000 0.5000000000000000 0.70800000000000000.0000000000000000 0.5000000000000000 0.45800000000000000.5000000000000000 0.0000000000000000 0.95800000000000000.5000000000000000 0.0000000000000000 0.54200000000000000.0000000000000000 0.5000000000000000 0.04200000000000
15、000.5000000000000000 0.5000000000000000 0.29200000000000000.0000000000000000 0.0000000000000000 -0.20800000000000000.0000000000000000 0.0000000000000000 0.00000000000000000.5000000000000000 0.5000000000000000 0.50000000000000000.0000000000000000 0.5000000000000000 0.25000000000000000.500000000000000
16、0 0.0000000000000000 0.75000000000000002021/6/325(2). 优化晶格参数优化晶格参数运行运行VASP，从输出文件，从输出文件CONTCAR中查看优化之后的晶格中查看优化之后的晶格常数。常数。2021/6/326（3）固定晶格常数静态计算，得到后面计算要用到的电荷）固定晶格常数静态计算，得到后面计算要用到的电荷密度。密度。SYSTEM = TiO2PREC = AccurateNSW = 0ENCUT = 400ISTART = 0ICHARG = 2IBRION = -1 ISMEAR = 0SIGMA = 0.10# ISIF = 2IALGO
17、 = 48K-Points 0Monkhorst Pack 4 4 4 0 0 0VASP提供的各种POTCARTiO2 1.00000000000000 3.7845101342259402 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 3.7845101342259402 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 9.5188386396340263 8 4Direct 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.2
18、089585899816485 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.7089585899816486 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.4589585899816485 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.9589585899816486 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.5410414100183514 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.0410414100183514
19、 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.2910414100183515 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.7910414100183514 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.2500000000000000 0.500000000000
20、0000 0.0000000000000000 0.7500000000000000将将CONTCAR中得到的数据中得到的数据拷贝到拷贝到POSCAR中中2021/6/327(4). 静态计算之后，进行能带计算静态计算之后，进行能带计算SYSTEM = TiO2PREC = AccurateNSW = 0ENCUT = 400ISTART = 1ICHARG = 11# IBRION = -1 # ISMEAR = -5# ISIF = 3IALGO = 48NELMDL = -5ISPIN = 2NELMDL = -5k-points along high symmetry lines5 2
21、 5 2 6 2 6Line-moderec0.000 0.000 0.000 ! gamma0.000 0.500 0.000 ! X0.000 0.500 0.000 ! X0.000 0.500 0.500 ! R0.000 0.500 0.500 ! R0.000 0.000 0.500 ! Z0.000 0.000 0.500 ! Z0.000 0.000 0.000 ! gamma0.000 0.000 0.000 ! gamma0.500 0.500 0.000 ! M0.500 0.500 0.000 ! M0.500 0.500 0.500 ! A0.500 0.500 0.
22、500 ! A0.000 0.000 0.500 ! ZVASP提供的各种POTCAR2021/6/328运行运行VASP,从输出文件从输出文件EIGENVAL中提出数据作图中提出数据作图计算得到的能带图计算得到的能带图2021/6/329(4). 静态计算之后，同时进行态密度计算静态计算之后，同时进行态密度计算SYSTEM = TiO2PREC = AccurateNSW = 0ENCUT = 400ISTART = 1ICHARG = 11#IBRION = -1 ISMEAR = 0SIGMA = 0.1# ISIF = 2IALGO = 48NPAR=1LORBIT = 10NELMD
23、L = -5K-Points 0Monkhorst Pack 8 8 8 0 0 0VASP提供的各种POTCAR2021/6/330运行运行VASP,从输出文件从输出文件DOSCAR中提出数据作出总态密度和中提出数据作出总态密度和分态密度图分态密度图2021/6/331WinSCP和putty软件操作说明2021/6/332 WinSCPSCP 是安全是安全 copy 协议的意思。协议的意思。 Safety copy protocolwinSCP是一个实现了这个协议的是一个实现了这个协议的windows exe程序。就程序。就像像FlashFXP 和和FTP的关系一样。的关系一样。将软件拷贝
24、在自己电脑上，无须安装，将软件拷贝在自己电脑上，无须安装，直接双击图示的快捷方式即可直接双击图示的快捷方式即可 2021/6/333! 用户名：用户名：class 密密 码：码：vasp2011写好上面标注的内容后点login进入打开后的界面打开后的界面2021/6/334进入后的界面，左侧为自己电脑windows，右侧为linux下内容分分别别双双击击进进入入自自己己姓姓名名对对应应的的文文件件夹夹里里2021/6/3351）以”01gaoxiao”为例，进入之后的界面如图；加深标记的INCAR、KPOINTS、POSCAR是需要自己写的三个输入文件；2）双击即可打开文件进行写入。3）写完3
25、个输入文件保存即可。2021/6/336 前面的部分是输入文件的书写过程，写前面的部分是输入文件的书写过程，写好输入文件之后需要使用好输入文件之后需要使用putty软件提交任软件提交任务，下面主要讲解如何提交任务和几个常务，下面主要讲解如何提交任务和几个常用的命令。用的命令。2021/6/337Putty 远程登录工具远程登录工具 Putty是一个免费的、是一个免费的、Windows 32平台下的平台下的telnet、rlogin和和ssh客户端，但是功能丝毫不逊色于商业的客户端，但是功能丝毫不逊色于商业的telnet类工具。类工具。用它来远程管理用它来远程管理Linux十分好用。十分好用。其
26、其主要优点主要优点如下：如下： 完全免费完全免费; 在在Windows 9x/NT/2000下运行的都非常好下运行的都非常好; 全面支持全面支持ssh1和和ssh2； 绿色软件，无需安装绿色软件，无需安装，下载后在桌面建个快捷方式即可，下载后在桌面建个快捷方式即可使用；使用； 体积很小，操作简单，所有的操作都在一个控制面板中体积很小，操作简单，所有的操作都在一个控制面板中实现。实现。2021/6/338使用方法和使用方法和WinSCP一样，无须安装，直接一样，无须安装，直接将文件夹拷贝到自己电脑上，双击图示的快将文件夹拷贝到自己电脑上，双击图示的快捷方式即可打开。捷方式即可打开。注意：注意：P
27、utty中，选中即为复制，右击即为中，选中即为复制，右击即为粘贴，和粘贴，和windows下不同！下不同！2021/6/339ls /查看某目录下的文件查看某目录下的文件cd /改变当前目录改变当前目录cd ./格式则退回到上一级目格式则退回到上一级目录。录。 cp /拷贝文件拷贝文件rm /删除文件或目录删除文件或目录man /查看某命令相关用法查看某命令相关用法mv /移走目录或改文件名移走目录或改文件名cat /显示某个文件的内容显示某个文件的内容Linux下常用命令下常用命令PBS提交作业用到的命令提交作业用到的命令qsub 用于提交作业脚本用于提交作业脚本qstat 用于查询作业状态
28、信息用于查询作业状态信息 qstat n列出分配给此作业的结点列出分配给此作业的结点 qdel 用于删除已提交的作业用于删除已提交的作业 2021/6/3402021/6/341填写好以上标记的几项填写好以上标记的几项后打开即可。后打开即可。2021/6/342! 用户名：用户名：class 密密 码：码：vasp20112021/6/343vasp20111)输入用户名输入用户名2)回车回车3)输入密码输入密码4)回车回车2021/6/344ls命令：用于查看当前所在的目录下有哪些输入文件命令：用于查看当前所在的目录下有哪些输入文件使用方法：输入使用方法：输入ls，回车，回车2021/6/3
29、45cd命令：用于进入当前目录下的某个文件夹命令：用于进入当前目录下的某个文件夹使用方法：输入使用方法：输入cd+空格空格+要进入的文件夹名称，如：要进入的文件夹名称，如：cd 01gaoxiao2021/6/3462021/6/347提交作业的命令：提交作业的命令：qsub空格空格pbs，回车即可，回车即可如图所示如图所示2021/6/348qsub pbs提交作业之后，系统会自动分配给一个作业号提交作业之后，系统会自动分配给一个作业号如下图的如下图的3729.cluster.hpc.org2021/6/349qdel：删除作业命令：删除作业命令使用方法：使用方法：qdel空格空格+作业号作
30、业号如：如：qdel 3279.cluster.hpc.org2021/6/350qstat命令：查看作业的状态命令：查看作业的状态使用方法：输入使用方法：输入qstat后回车即可后回车即可2021/6/351qstat命令命令qstat之后，查看S下面对应的状态：若为R，则表示作业正常运行，若为Q，则表示机器被占满，任务正等待运行，稍等即可。若qstat之后看不到自己的作业，则有两种情况：1）作业已经计算完毕；2）作业出错，回去检查输入文件是否有错误，可以参考out文件中的输出内容来判断。2021/6/352保存文件保存文件直接在WinSCP中单击选中要保存的文件，将其拖拽到左侧windows下的目录中，在弹出的对话框中选择copy即可，之后就能在自己电脑上相应的目录下找到该文件了。2021/6/3532021/6/354Thank you 2021/6/355部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
