WIEN2K手册计算晶体性质的缀加平面波局域轨道程序

WIEN2K手册：计算晶体性质的缀加平面波+局域轨道程序PeterBlaha，KarlheinzSchwarz，GeorgMadsen，DieterKvasnicka，JoachimLuitz.WIEN2KUser’sGuide，WIEN2k10.1(Release16.06.2010)，ViennaUniversityofTechnology，Inst.ofPhysicalandTheoreticalChemistry，Getreidemarkt9/156，A-1060Vienna/Austria，ISBN3-9501031-1-2目录11引言IWIEN2k程序引言2基本概念2.1密度泛函理论2.2APW方法2.2.1LAPW方法2.2.2APW+lo方法2.2.3一般考虑3快速启动QuickStart133.1命名习惯3.2启动服务器3.3与w2web服务器连接3.4创建一个新的对话3.5创建一个新的例子3.6创建一个新的结构文件3.7初始化3.8SCF计算3.9case.scf文件3.10挽救计算3.11计算性质3.11.1电子密度图像3.11.2态密度DOS3.11.3X射线谱3.11.4能带结构3.11.5具有能带特征绘图/全线的能带结构3.11.6体积优化3.12建立一个新的例子3.12.1手动构建3.12.2采用w2web构建IIWIEN2k程序文件和程序的详细描述4文件和程序框图4.1输入和输出文件框图4.2输入/输出文件4.3case.struct.file4.4case.scf文件4.5程序框图4.5.1原子实，半原子实和化合状态4.5.2自旋极化计算4.5.3固定自旋磁矩(FSM)计算4.5.4反铁磁AFM计算24.5.5自旋-轨道相互作用4.5.6轨道作用势4.5.7关联电子的原位精确关联和杂化泛函4.5.8非屏蔽和屏蔽杂化泛函（“hf”模块）4.5.9带隙的修正Becke-Johnson作用势(mbJ)5Shell脚本5.1工作控制5.1.1主运行脚本(xlapw)5.1.2创建主输入文件case.struct(makestructlapw)5.1.3初始化的工作控制(init_lapw)5.1.4迭代的工作控制(run_lapw或者runsp_lapw)5.2通用脚本5.2.1保存计算(save_lapw)5.2.2恢复计算(restore_lapw)5.2.3降低原子球和插值密度（reduce_rmt_lapw）5.2.4消除不必要计算(clean_lapw)5.2.5与远程计算机互换计算例子5.2.6产生case.inst(instgenlapw)5.2.7在case.struct文件中设置R-MT值(setrmtlapw)5.2.8create_add_atom_clmsum_lapw5.2.9(为DOS)创建case.int文件(configure_int_lapw)5.2.10运行WIEN工作的检验(check_lapw)5.2.11删除(终止)正在运行的WIEN工作(cancel_lapw)5.2.12由Bader分析提取关键点(extractaimlapw)5.2.13scfmonitor_lapw5.2.14analyse_lapw5.2.15检验并行运行(testpara_lapw)5.2.16检验lapw1的并行运行(testpara1_lapw)5.2.17检验lapw2的并行运行(testpara2_lapw)5.2.18gremlins_lapw5.2.19initso_lapw5.2.20init_hf_lapw5.2.21init_mbj_lapw5.2.22vec2old_lapw5.2.23clmextrapol_lapw5.2.24makescratch_lapw5.3结构优化5.3.1晶格参数(体积，c/a，晶格参数)5.3.2内部参数的最小化(minlapw)5.4声子计算35.4.1init_phonon_lapw5.4.2analyse_phonon_lapw5.5并行运行5.5.1k点并行化5.5.2MPI并行化5.5.3如何使用并行WIEN2k程序5.5.4.machines文件5.5.5如何分裂k点表5.5.6并行脚本的框图程图5.5.7精细晶粒并行化5.6NMR计算的化学位移5.7获取在线帮助5.8界面脚本5.8.1eplot_lapw5.8.2parabolfit_lapw5.8.3dosplot_lapw5.8.4dosplot2_lapw5.8.5Curve_lapw5.8.6specplot_lapw5.8.7rhoplot_lapw5.8.8prepare_xsf_lapw5.8.9opticplot_lapw5.8.10addjoint-updn_lapw6初始化6.1NN6.1.1运行6.2SGROUP6.2.1运行6.3SYMMETRY6.3.1运行6.4LSTART6.4.1运行6.4.2标定参数6.4.3输入6.5KGEN6.5.1运行6.5.2标定参数6.6DSTART6.6.1运行6.6.2标定参数47SCF循环7.1LAPW07.1.1运行7.1.2标定参数7.1.3输入7.2ORB7.2.1运行7.2.2标定参数7.2.3输入7.3HF7.3.1运行7.3.2输入7.4LAPW17.4.1运行7.4.2标定参数7.4.3输入7.5LAPWSO7.5.1运行7.5.2标定参数7.5.3输入7.6LAPW27.6.1运行7.6.2标定参数7.6.3输入7.7SUMPARA7.7.1运行7.7.2标定参数7.8LAPWDM7.8.1运行7.8.2标定参数7.8.3输入7.9LCORE7.9.1运行7.9.2标定参数7.9.3输入7.10MIXER7.10.1运行7.10.2标定参数7.10.3输入8分析，性质和优化58.1TETRA8.1.1运行8.1.2标定参数TELNES38.1.3输入8.2QTL8.2.1运行8.2.2输入8.2.3输出8.3SPAGHETTI8.3.1运行8.3.2输入8.4IRREP8.4.1运行8.4.2标定参数8.5LAPW38.5.1运行8.5.2标定参数8.6LAPW58.6.1运行8.6.2标定参数8.6.3输入8.7AIM8.7.1运行8.7.2标定参数8.7.3输入8.8LAPW78.8.1运行8.8.2标定参数8.8.3输入8.9FILTVEC8.9.1运行8.9.2标定参数8.9.3输入8.10XSPEC8.10.1运行8.10.2标定参数8.10.3输入8.11TELNES38.11.1运行8.11.2输入68.11.3实际考虑8.11.4文件8.12BROADENING8.12.1运行8.12.2输入8.13优化8.13.1运行8.13.2输入8.14ELAST8.14.1运行8.15MINI8.15.1运行8.15.2标定参数8.15.3输入8.16OPTIC8.16.1运行8.16.2标定参数8.16.3输入8.17JOINT8.17.1运行8.17.2标定参数8.17.3输入8.18KRAM8.18.1运行8.18.2标定参数8.18.3输入8.19DIPAN8.19.1运行8.19.2标定参数8.19.3输入8.20FSGEN8.21NMR8.22OPTIMIZE9utility程序9.1symmetso9.1.1运行9.2pairhess9.2.1运行9.2.2标定参数9.2.3输入79.3eigenhess9.4patchsymm9.4.1运行9.5afminput9.5.1运行9.5.2标定参数9.6clmcopy9.6.1运行9.6.2标定参数9.6.3输入9.7重新格式化9.8hex2rhomb和rhomb_in59.9平面9.10add_columns9.11clminter9.12eosfit9.13eosfit69.14空间群9.15join_vectorfiles9.16箭头9.17xyz2struct9.18cif2struct9.19Tmaker9.20struct2cif9.21w2web的StructGenof9.22超晶胞9.22.1运行9.23structeditor9.23.1运行9.24可视化9.24.1BALSAC9.24.2XCrysDen9.25不支持软件10范例10.1TiC10.2FCCNi10.3金红石10.4超晶胞计算10.5进一步范例IIIWIEN2k程序的安装和程序的标定811安装和标定11.1需求11.1.1mpich和fftw-2.1.5安装提示11.2WIEN2k的安装11.2.1WIEN2k配置的扩展11.2.2WIEN2k的位置构型11.2.3User配置11.2.4性能和特殊考虑11.2.5全局标定参数11.3w2web11.3.1普遍问题11.3.2w2web如何工作11.3.3主目录中w2web文件11.3.4配置文件conf/w2web.conf11.3.5口令文件conf/w2web.users11.3.6使用具有w2web的https协议11.4环境变量12故障12.1虚能带13参考文献IV附录A局部旋转矩阵A.1金红石(TiO2)A.2SiΓ-声子A.3三角硒B元素周期表表格列表4.1init程序的输入和输出文件4.2应用程序的输入和输出文件4.3SCF循环中主程序的输入和输出文件4.4WIEN2k中晶格类型，描述和布拉菲矩阵6.6相对论量子数7.49“立方体群”的LM组合(3)111()方向，需要case.struct中具有“正原子指数”。应该结合的项(KaraandKurki-Suonio)必须在另一项后7.50“非立方体群”的LM组合和局部配位系统(在case.struct中需要“负原子指数”)8.5QSPLIT的可能数值及其解释8.50X射线谱中原子实状态的量子数图像列表2.1单位晶胞分解为（I）原子球和（II）间隙区域3.1NaCl结构的TiC。采用BALSAC(详见9.22.1节)产生这个图形，可获WIEN2k和BALSAC之间的界9面程序3.2w2web的启动屏幕3.3w2web的主窗口3.4w2web的StructGen3.5输入文件列表3.6“电子密度图像”任务3.7采用Xcrysden计算获得的TiC(100)平面上电子密度3.8TiC(100)平面上电子密度3.9TiC的态密度3.10TiC的态密度3.11TiC的TiLIII谱3.12TiC的能带结构3.13TiC的能带结构，显示了特征图像模式中Ti的t2g特征能带3.14TiC能量与体积关系曲线4.1SCF循环中数据框图(忽略X.def程序，case.struct，case.inX，case.outputX和可选文件)4.2WIEN2k程序框图5.1lapw1para的框图5.2lapw2para的框图7.1DOS和ul(r，El)与能量之间的图解关系9.1通过XCrysDen产生的TiC三维电子密度101引言对于通过密度泛函理论计算电子结构而言，线性缀加平面波（LAPW）方法是最准确方法之一。结晶固体的全势LAPW程序已经研发了超过20年。第一个版本称为WIEN，由P.Blaha，K.Schwarz，P.Sorantin，andS.B.Trickey，Comput.Phys.Commun.59，399(1990)发表。随后，原始的WIEN程序获得了明显的改进，并提供了UNIX版本，分别称之为WIEN93，WIEN95和WIEN97。目前可获新版本WIEN2K，该程序基于可供选择的基组，从而可以实现明显的改进，尤其是速率，普适性，用户友好性和新特征。WIEN2K由FORTRAN90语言编写。因为该程序通过C-shell脚本连接，所以需要UNIX操作系统。在下列计算机系统上能够成功地运行：在LINUX，IBMRS6000，HP，SGI，CompacDECAlpha和SUN系统下运行的Pentium系统，在