2015源资培训班-VASP上机练习讲解(几何结构优化-晶体)

VASP上机练习讲解几何结构优化（晶胞）Si优化晶格参数2晶胞通常具有对称性，在优化晶胞时，我们建议的做法：1.降低其对称性至P12.采用单胞进行优化（采用单胞优化比采用原胞优化得到的结构更规整）a)优化晶胞的晶格参数b)弛豫晶胞中原子的位置3.如需切面，建议再次提升优化过的晶胞的对称性，采用有对称性的晶胞进行切面，切出的表面体系会小一些。32.Si晶胞如果要选择实验中获得的晶格常数，则不需要对晶格参数进行优化，只要根据已知晶格参数和原子位置创建晶胞结构，再弛豫原子（ISIF=2）即可。•通过计算优化晶格参数（ISIF=3）：–直接优化：采用较高精度（cutoff和k点）及ISIF=3对晶格参数进行优化。同时，将晶胞中的原子位置固定不变，只允许晶胞的形状和体积发生改变。优化之后还可以再提高精度进行测试：比如，第一次优化采用k点为7×7×7，接着将k点由7×7×7升至13×13×13，POSCAR采用7×7×7优化得到的结构CONTCAR，再次进行优化。直到优化后的晶格参数变化值小于晶格参数绝对值的1%（经验值，根据自己课题的要求自行确定精度）时，则可结束优化。–状态方程：采用不同晶格常数创建不同的POSCAR，采用同一精度进行优化，最后绘制Etotal-Volume曲线，得到最低总能量对应的晶格常数。42.Si晶胞注：优化晶格参数的方法说法不一。需要明确的是，晶格参数优化的目的是为得到与实验中更匹配的晶胞结构，进而获得更复杂的结构或预测其他理化性质，因此采用什么精度，采用什么方法需要根据您的体系和计算目的来选择。52.Si晶胞MedeA创建模型：FileOpenFilefromDisk选择MedeA自带的结构目录C:/MD/Structures/Elements中的Si.sci打开结构右键EditCell晶格常数：a=b=c=5.41863α=β=γ=902.Si晶胞6MedeA创建模型：右键EditSymmetryLowersymmetrytoP1OK生成没有对称性的结构FileExportSi-P1.cifcif文件2.Si晶胞7优化晶胞流程：第一步：优化晶格参数（Fix原子，晶胞大小和形状改变，ISIF=3）1）7x7x72）13x13x13第二步：弛豫离子位置（晶胞大小和形状不变，弛豫原子，ISIF=2）2.Si晶胞8创建输入文件：POSCAR、INCAR、KPOINTS、POTCAR确定自己在vasp2015文件夹创建Si文件夹mkdirSi-7x7x7准备输入文件和cpINCAR.bakSi-7x7x7/INCARvasp.pbs脚本cpPOSCAR.bakSi-7x7x7/POSCARcpKPOINTS.bakSi-7x7x7/KPOINTScpvasp.pbsSi-7x7x7cpPAW/Si/POTCARSi-7x7x7POTCAR只含有Si一个元素的贋势文件，所以采用cp命令将Si的POTCAR复制过来即可。而不采用cat命令。2.Si晶胞9创建输入文件：POSCAR、INCAR、KPOINTS、POTCAR1）POSCAR晶格参数部分修改为5.41863原子个数改为8添加Selectivedynamics，用于设置选择性固定原子原子坐标按照cif文件中修改在每行原子坐标后边添加FFF，意思为对应原子在xyz三个方向上都固定。2.Si晶胞10创建输入文件：POSCAR、INCAR、KPOINTS、POTCAR3）INCARSYSTEM=SiISIF=3ENCUT=320eVISMEAR=02）KPOINTS晶格参数优化K点7x7x72.Si晶胞11查看输出文件：OUTCARShift+g到OUTCAR底部、Ctrl+b往上翻页优化后的晶格参数优化后的体系能量2.Si晶胞12查看优化后的结构：MedeA读取CONTCAR采用Xmanager的sftp回传此job的重要文件（INCAR、POSCAR、POTCAR、KPOINTS、CONTCAR、OUTCAR）采用MedeA打开CONTCAR，查看新的晶格参数2.Si晶胞13优化晶胞流程：第一步：优化晶格参数（Fix原子，晶胞大小和形状改变，ISIF=3）1）7x7x72）13x13x13第二步：弛豫离子位置（晶胞大小和形状不变，弛豫原子，ISIF=2）2.Si晶胞14采用优化好的结构，13x13x13的k点继续优化Si晶胞确定自己在vasp2015文件夹cp-rSi-7x7x7Si-13x13x13cdSi-13x13x13cpCONTCARPOSCARviKPOINTS（13x13x13）qsubvasp.pbsviOUTCAR对比7x7x7结果，晶格参数不变，晶格参数优化结束。2.Si晶胞15优化晶胞流程：第一步：优化晶格参数（Fix原子，晶胞大小和形状改变，ISIF=3）1）7x7x72）13x13x13第二步：弛豫离子位置（晶胞大小和形状不变，弛豫原子，ISIF=2）2.Si晶胞16采用优化好的结构，13x13x13的k点，不优化晶格参数，只做离子弛豫确定自己在vasp2015文件夹cp-rSi-13x13x13Si-optcdSi-optcpCONTCARPOSCARviINCAR（ISIF=2，只弛豫原子）viPOSCAR（去掉原子位置后边的FFF和Selectivedynamics）2.Si晶胞17采用优化好的结构，13x13x13的k点，不优化晶格参数，只做离子弛豫qsubvasp.pbsviOUTCAR此时，最后str-opt优化得到的结构即为最终优化结构。总能量为-43.38eV。晶格参数为5.467Å.2.Si晶胞18查看优化后的结构：MedeA读取CONTCAR采用Xmanager的xftp回传所有job的重要文件（INCAR、POSCAR、POTCAR、KPOINTS、CONTCAR、OUTCAR）采用MedeA打开Si-opt文件夹中的CONTCAR，右键EditSymmetryRaiseSymmetrytoFd-3m右键EditCell显示如下优化之后的晶格参数5.467Å采用优化过后的结构再提升其对称性，用于之后建模和计算。•接下来，我们采用具有对称性的Si晶胞来进行电子结构的计算（态密度和能带结构）。•对于我们实际课题涉及到的结构基本都没有对称性（如表面、吸附或掺杂体系），为P1。•但我们此次培训班中，为了提高算例的计算速度，使各位在培训班当堂都可以自己上机得到计算结果，我们采用有对称性的结构进行性质计算（态密度、能带结构、弹性常数、光学性质）。192.Si晶胞