VASP的输入输出文件

VASP的输入输出文件侯柱锋复旦大学物理系2005,12,3北京，宏剑@HouZhufeng2内容(1)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3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4输入文件5INCAR(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。6INCAR(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=SiliconENCUT=350ISTART=0ICHARG=2ISMEAR=-5EDIFF=1E-5PREC=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=0.27POSCAR(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CubicSiC3.570.00.50.50.50.00.50.50.50.011Direct0.000.000.000.250.250.25例子:CubicSiC3.570.00.50.50.50.00.50.50.50.011Cartesian0.000.000.000.250.250.25设置体系的名称晶格常数或缩放系数原(或晶)胞的基矢每类原子的个数确定按何种坐标来写原子位置第一类原子的第一个坐标第二类原子的第一坐标第七行以字母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。8POSCAR(2)•对原子位置进行选择性的迟豫(Selectivedynamic)CubicSiC3.570.00.50.50.50.00.50.50.50.011SelectivedynamicDirect0.0000.0000.000FFF0.2480.2480.248TTT例子:表示对体系中的原子进行限制性的迟豫或优化，这一行以字母S开头。☺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MaterialStudio中Crystalbuilder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)晶体数据库固定第一类原子的位置，对第二类原子的位置进行优化9KPOINTS(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10KPOINTS(2)•按普通格式手动输入各个k点(推荐用在计算能带时)k-pointsenteredmanually5Reciprocal0.5000.0000.5001.000.4750.0000.4751.000.4500.0000.4501.000.4250.0000.4251.000.4000.0000.4001.00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。•按四面体格式手动输入各个k点(复杂，不推荐用)Examplefile4Cartesian0.00.00.01.0.00.00.51.0.00.50.52.0.50.50.54.Tetrahedra10.18333333333333361234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点坐标的序号当Smearing时不采用四面体方法，则Tetrahedra后面的内容不起作用11KPOINTS(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)kalonghighsymmetrylines10Line-modeRec0.000.000.00!gamma0.500.500.00!X0.500.500.00!X0.500.750.25!W0.500.750.25!W0.000.000.00!gamma标题或注释行，无特别意义每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）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。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。12KPOINTS(3)•按Monkhorst-Pack网格方法自动产生k点Automaticmesh0Auto10标题或注释行，无特别意义0表示自动产生k点以字母A开头表示完全自动以Γ点为中心产生k点长度，间接确定了沿倒格子各方向上网格点的数目完全自动的方式(1)Automaticmesh0Gamma1010100.00.00.0完全自动的方式(2)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13KPOINTS(4)•按Monkhorst-Pack网格方法自动产生k点完全自动的方式(2)(续)Automaticmesh0Monkhorst-Pack1010100.50.50.5完全自动的方式(3)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)如果第三行以字母G开头，则以Γ点为中心产生k点14KPOINTS(5)☺对六角晶系的结构，强烈推荐采用以Γ为中心按M-P网格产生k点☺K点网格大小N1,N2,N3按倒格子基矢的长度进行合适的选取☺一般选取N1,N2和N3为奇数，以便产生的k点包含了Γ点☺设置不同的N1,N2和N3，看它们对总能的影响，以确定能保证一定计算精度的k点数目#/bin/shforiin357911docatKPOINTS!auto0Monhkorst-pack$i$i$i0.00.00.0!vaspE=`grepTOTENOUTCAR|tail-1|awk'{printf%12.6f\n,$5}'`K=`grepirredOUTCAR|tail-1|awk'{printf%4i\n,$2}'`echo$K$ESUMMARYdone15POTCAR•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:zcatSi/POTCAR.ZPOTCARzcatO/POTCAR.ZPOTCAR•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16输出文件17OUTCAROUTCAR文件包含了vasp计算后得到的绝大部分结果，每步迭代的详细情况。下面介绍如何从OUTCAR取出一些有用的信息：查看所计算体系的体积，使用下面的命令grep‘volume’OUTCAR得到的结果如下volume/ioninA,a.u.=32.92222.17volumeofcell:65.84第一行给出体系的体积分别以Å3/atom,a.u.3/atom为单位给出的。第二行给出体系的体积是以Å3/unitcell为单位给出的。查看所计算体系的总能，使用下面的命令当ISMEAR=-5时，FreeenergyTOTEN是与energywithoutentropy是相等，则用grep‘TOTEN’OUTCAR得到结果如下freeenergyTOTEN=-7.910804eV当ISMEAR等于其他的值时，FreeenergyTOTEN是与energywithoutentropy是不相等，则用grep‘entropy=’OUTCAR得到结果如下energywithoutentropy=-7.910804energy(sigma-0)=-7.910804在计算体系的结合能时，体系的总能取为energywithoutentropy后面的值。18OUTCAR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:Fermienergy:6.171330;20.000000electrons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/reciprocallatticevectors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。19DOSCAR对非自旋极化的，设置了RWIGS和LORBIT=1或2，11或12(只对PAW)22100.1891678E+020.3768172E-090.3768172E-090.3768172E-090.5000000E-151.00000000000000D-004CARLaN7.84401537-16.511000923011.856740531.00000000-16.5110.0000E+000.0000E+00-16.4300.0000E+000.0000E+00……………….EminEmax在Emin和Emax之间的点的数目费米能级能量态密度态密度积分值先是总的态密度301行，接着是各个原子的球谐函数投影或分解的态密度(每个原子的也是301行).即energyspypzpxdxydyzdz2dxzdx2tot对自旋极化的情况，设置了RWIGS和LORBIT，可以同类推：Energys(up)s(down),………………………这