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zdhlover

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[資源] 【轉(zhuǎn)帖】如何用VASP計(jì)算晶格常數(shù)

分享] 如何用VASP計(jì)算晶格常數(shù)
我們用Pd金屬作為例子。
  Pd金屬的實(shí)驗(yàn)上的晶格常數(shù)為3.89A。在這里，我們用VASP計(jì)算它的晶格常數(shù)。
  首先將Pd所對(duì)應(yīng)的POTCAR文件拷貝到目錄下。然后準(zhǔn)備好INCAR和KPOINTS文件。POSCAR文件我們將通過(guò)一個(gè)tcsh的script來(lái)產(chǎn)生。

  KPOINTS文件可以如下：
  Monkhorst Pack
  0
  Monkhorst Pack
11 11 11
0 0 0

  INCAR文件可以如下：
SYSTEM = Pd bulk calculation
Startparameter for this run:
PREC = Accurate
ISTART = 0 job : 0-new 1-cont 2-samecut
ICHARG = 2 charge: 1-file 2-atom 10-const
ISPIN = 1 spin polarized calculation?

Electronic Relaxation 1
EDIFF = 0.1E-03 stopping-criterion for ELM
LREAL = .FALSE. real-space projection
Ionic relaxation
EDIFFG = 0.1E-02 stopping-criterion for IOM
NSW = 0 number of steps for IOM
IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG
ISIF = 2 stress and relaxation

POTIM = 0.10 time-step for ionic-motion
TEIN = 0.0 initial temperature
TEBEG = 0.0; TEEND = 0.0 temperature during run

DOS related values:
ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.05 gaussian smear

Electronic relaxation 2 (details)

Write flags
LWAVE = F write WAVECAR
LCHARG = F write CHGCAR


  產(chǎn)生POSCAR和計(jì)算晶格常數(shù)的工作可以用以下的PBS script來(lái)完成。
  #!/bin/tcsh
  #PBS -S /bin/sh
  #PBS -l nodes=4:athlon:ppn=2
  #PBS -l cput=384:00:00
  #PBS -m ae
  #PBS -o output
  #PBS -e error.log

  # set parameter
  set EXEC = 'vasp'
  set SRC = '/usr/common/executable'

  # change working directory
  cd $PBS_O_WORKDIR

  # copy fresh executable from depository
  cp -f $SRC/$EXEC .

  # execute mpi program
  foreach a (3.3 3.4 3.5 3.6 3.7)
  echo "a= $a"

  cat >POSCAR <   cubic diamond
$a
0.5 0.5 0.0
0.0 0.5 0.5
0.5 0.0 0.5
2
  direct
0.0 0.0 0.0
0.25 0.25 0.25
  !

  mpiexec -nostdin ./$EXEC

  set E=`tail -2 OSZICAR`
  echo $a $E >>SUMMARY

  end
  # remove executable
  rm -f $EXEC

  如果不用不需要用PBS script，則更加簡(jiǎn)單，如下即可。將其命名為lattice。
  #!/bin/tcsh
  foreach a (3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2)
  echo "a= $a"

  cat >POSCAR <   fcc lattice
$a
0.5 0.5 0.0
0.0 0.5 0.5
0.5 0.0 0.5
1
  cartesian
0.0 0.0 0.0
  !

  ./vasp

  set E=`tail -1 OSZICAR`
  echo $a $E >>SUMMARY

  end

  用chmod +x lattice，將其改為可執(zhí)行文件。然后在命令行里鍵入./lattice 即可。


  以下是用USPP-LDA運(yùn)行完后的SUMMARY文件。每個(gè)計(jì)算用時(shí)13秒。（在USPP中Pd的截?cái)嗄芰渴?98.955）
  3.5 1 F= -.52384500E+01 E0= -.52371846E+01 d E =-.253072E-02
  3.6 1 F= -.58695670E+01 E0= -.58683951E+01 d E =-.234381E-02
  3.7 1 F= -.62322232E+01 E0= -.62311104E+01 d E =-.222547E-02
  3.8 1 F= -.63932936E+01 E0= -.63921078E+01 d E =-.237151E-02
  3.9 1 F= -.64072233E+01 E0= -.64058584E+01 d E =-.272979E-02
  4.0 1 F= -.63162916E+01 E0= -.63147061E+01 d E =-.317085E-02
  4.1 1 F= -.61523489E+01 E0= -.61504748E+01 d E =-.374817E-02
  4.2 1 F= -.59418370E+01 E0= -.59396594E+01 d E =-.435530E-02
  用拋物線擬和得到的晶格常數(shù)為$3.888\AA$,固體中每個(gè)原子的能量是$E_{bulk}=-6.4257$。


  以下是采用PAW-LDA勢(shì)運(yùn)行完以后的SUMMARY文件。每個(gè)計(jì)算用時(shí)20秒。所以相對(duì)來(lái)說(shuō)PAW勢(shì)所需要的時(shí)間多一些，這是因?yàn)镻AW勢(shì)的energy cutoff相對(duì)比較高（在PAW中Pd的截?cái)嗄芰渴?50.832）。
  3.5 1 F= -.52393107E+01 E0= -.52377274E+01 d E =-.316665E-02
  3.6 1 F= -.58814938E+01 E0= -.58798653E+01 d E =-.325695E-02
  3.7 1 F= -.62451262E+01 E0= -.62437004E+01 d E =-.285149E-02
  3.8 1 F= -.64049388E+01 E0= -.64036223E+01 d E =-.263317E-02
  3.9 1 F= -.64158100E+01 E0= -.64143798E+01 d E =-.286044E-02
  4.0 1 F= -.63210060E+01 E0= -.63194198E+01 d E =-.317251E-02
  4.1 1 F= -.61536329E+01 E0= -.61518107E+01 d E =-.364433E-02
  4.2 1 F= -.59385695E+01 E0= -.59364165E+01 d E =-.430601E-02
  用拋物線擬和得到的晶格常數(shù)為$3.875\AA$,固體中每個(gè)原子的能量E_bulk=-6.4185eV


  可見(jiàn)，PAW-LDA和USPP-LDA給出的晶格常數(shù)都和實(shí)驗(yàn)吻合的非常好，兩者之間的差別也很小。在以下所有的計(jì)算中，如果沒(méi)有特殊聲明，我們都默認(rèn)采用PAW-LDA的勢(shì)。
  結(jié)合能(cohesive energy)的定義如下：
  -E_coh = [E_bulk-N*E_atom]/N

所以我們要將固體中每個(gè)原子的能量減去單個(gè)Pd原子的能量，才能和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合能相比較。對(duì)于過(guò)渡金屬原子，計(jì)算單個(gè)原子的能量要特別注意。VASP的網(wǎng)頁(yè)上給出了求結(jié)合能所需的單個(gè)原子能量的修正值（詳見(jiàn)VASP手冊(cè)Pseudopotentials supplied with the VASP package一章）�？梢栽谏厦娌榈�，Pd每個(gè)原子LDA的修正值為1.46eV。所以我們得到LDA近似下Pd的結(jié)合能為4.998eV。此值和實(shí)驗(yàn)值比嚴(yán)重偏大，這是因?yàn)長(zhǎng)DA
通常成鍵過(guò)強(qiáng)的關(guān)系。如果我們改用GGA的贗勢(shì)，可以得到和實(shí)驗(yàn)比較吻合的結(jié)果。

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1樓 2009-06-26 20:33:30

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zzhlax

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如果晶格的三個(gè)方向都可以變化，該怎么做呢？

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2樓2009-06-27 10:13:55

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yangfangwi

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經(jīng)常見(jiàn)到這樣算晶格常數(shù)，但不明白為什么要搞得的這么麻煩，直接做優(yōu)化（ISIF＝3）不行嗎？

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4樓2009-07-22 22:06:22

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我也很疑惑，大家都是這樣做的晶格參數(shù)嗎

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5樓2009-07-23 09:28:10

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tider

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ISIF=3能做晶格常數(shù)？？？�。�！

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6樓2011-04-03 23:29:41

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vasp001

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★
franch(金幣+1): 謝謝指點(diǎn) 2011-04-04 12:34:16

ISIF=3 ，容易出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于低維體系，可能會(huì)使真空層發(fā)生變化。

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7樓2011-04-04 10:51:59

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ss09221109

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請(qǐng)問(wèn) #!/bin/tcsh這句是什么意思，為什么我按照上面說(shuō)的計(jì)算，根本就沒(méi)有計(jì)算出能量哪？

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8樓2014-11-21 16:06:56

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引用回帖:

4樓: Originally posted by hgye at 2009-07-22 22:06:22
經(jīng)常見(jiàn)到這樣算晶格常數(shù)，但不明白為什么要搞得的這么麻煩，直接做優(yōu)化（ISIF＝3）不行嗎？

IBROIN=6 ISIF=3可以計(jì)算高溫高壓下晶體的晶格常數(shù)和彈性性質(zhì)嗎？

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9樓2015-12-15 21:43:30

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