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zdhlover

[資源] 【轉(zhuǎn)帖】如何用VASP計算晶格常數(shù)

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我們用Pd金屬作為例子。
  Pd金屬的實驗上的晶格常數(shù)為3.89A。在這里，我們用VASP計算它的晶格常數(shù)。
  首先將Pd所對應(yīng)的POTCAR文件拷貝到目錄下。然后準(zhǔn)備好INCAR和KPOINTS文件。POSCAR文件我們將通過一個tcsh的script來產(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和計算晶格常數(shù)的工作可以用以下的PBS script來完成。
  #!/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。每個計算用時13秒。（在USPP中Pd的截斷能量是198.955）
  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$3.888\AA$,固體中每個原子的能量是$E_{bulk}=-6.4257$。


  以下是采用PAW-LDA勢運(yùn)行完以后的SUMMARY文件。每個計算用時20秒。所以相對來說PAW勢所需要的時間多一些，這是因為PAW勢的energy cutoff相對比較高（在PAW中Pd的截斷能量是250.832）。
  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$3.875\AA$,固體中每個原子的能量E_bulk=-6.4185eV


  可見，PAW-LDA和USPP-LDA給出的晶格常數(shù)都和實驗吻合的非常好，兩者之間的差別也很小。在以下所有的計算中，如果沒有特殊聲明，我們都默認(rèn)采用PAW-LDA的勢。
  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原子的能量減去單個Pd原子的能量，才能和實驗的結(jié)合能相比較。對于過渡金屬原子，計算單個原子的能量要特別注意。VASP的網(wǎng)頁上給出了求結(jié)合能所需的單個原子能量的修正值（詳見VASP手冊Pseudopotentials supplied with the VASP package一章）�？梢栽谏厦娌榈�，Pd每個原子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。此值和實驗值比嚴(yán)重偏大，這是因為LDA
通常成鍵過強(qiáng)的關(guān)系。如果我們改用GGA的贗勢，可以得到和實驗比較吻合的結(jié)果。

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1樓 2009-06-26 20:33:30

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lvchaojia

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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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zzhlax

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如果晶格的三個方向都可以變化，該怎么做呢？

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2樓2009-06-27 10:13:55

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hgye

金蟲 (小有名氣)

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經(jīng)常見到這樣算晶格常數(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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huangyc

木蟲 (正式寫手)

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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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