VASP計算實例目錄一、 氫氣分子H2鍵長的計算 3 3 3 4 5 6二、 Si晶體晶格常數(shù)計算 81. 贗勢類型選擇 82. 截斷能（ENCUT）參數(shù)的選定 93. KPOINTS參數(shù)的選定 114. SIGMA參數(shù)的選定 125. 晶格常數(shù)計算結(jié)果 13三、 Si元素單原子能量計算 141. 由內(nèi)聚能倒推單原子能量 142. 基本文件 153. 單原子能量計算 15四、 Si的VASP力學(xué)常數(shù)計算 161. 計算所需文件 162. 計算與數(shù)據(jù)處理 173. 計算所用到的公式： 18五、 SI晶體的電子結(jié)構(gòu) 191. 采用VASP計算能帶的步驟 192. 電荷分布計算結(jié)果 20能帶計算和結(jié)果 213. 態(tài)密度計算和結(jié)果 21六、 Si晶體介電函數(shù)和光學(xué)性質(zhì)的計算 221. 計算步驟 222. 用到的文件 233. 計算結(jié)果 26七、 VASP的聲子譜計算 291. 計算步驟 292. 基本文件 303. 聲子譜、聲子態(tài)密度計算和結(jié)果 334. 熱學(xué)性質(zhì)計算和結(jié)果 34八、 化合物co2鍵長計算 351. 計算步驟 352. 基本文件 35

氫氣分子H2鍵長的計算

腳本

腳本文件Si晶體晶格常數(shù)計算贗勢類型選擇分別帶入五個贗勢庫文件帶入計算去能量最小值的POTCAR。輸入文件：INCAR:System=SiISTART=0ENCUT=240NELM=100EDIFF=1E-04EDIFFG=1E-03NSW=5IBRION=2KPOINTS:Automaticmesh0MonkhorstPack999000POSCAR:Si5.430.000.500.500.500.000.500.500.500.002Direct0.000.000.000.250.250.25計算結(jié)果為：贗勢類型能量GGA-91E0=-.10765021E+02GGA-CAE0=-.11947589E+02PAWE0=-.11895622E+02PAW-GGAE0=-.10872161E+02PBEE0=-.108921325E+02GGA-CA贗勢文件POTCAR計算能量最低所以。E0=-.11947589E+02eV即優(yōu)化后Si晶體的總能量。截斷能（ENCUT）參數(shù)的選定利用encut腳本文件計算ENCUT參數(shù)，準(zhǔn)備POSCAR,POTCAR,KPOINT文件。雙擊encut進(jìn)行計算。結(jié)果文件在comment文件中。選取變化在0.001的ENCUT值。所用文件：POSCAR：Si5.430.000.500.500.500.000.500.500.500.002Direct0.000.000.000.250.250.25KPOINTS：Automaticmesh0MonkhorstPack999000POTCAR從贗勢庫GGA-CA里選擇所對應(yīng)的文件腳本文件encut：#!/bin/shrmWAVECARforiin150200250300350docat>INCAR<<!System=SiENCUT=$iISTART=0ICHARG=2ISMEAR=0SIGMA=0.1PREC=Accurate!echo"ENCUT=$ieV";vaspE=`grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%12.6f\n",$5}'`KP=`grep"irreducible"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%5i\n",$2}'`echo$i$KP$E>>commentdone運行腳本文件encut，計算結(jié)果位于comment文件，內(nèi)容如下：15035-11.90075620035-11.93784525035-11.94542030035-11.94554535035-11.945502選擇總能變化在0.001eV左右就足夠了。因此，選擇ENCUT=250eVKPOINTS參數(shù)的選定利用kpoints腳本文件優(yōu)化KPOINTS文件，準(zhǔn)備POSCAR,POTCAR,INCAR文件。雙擊kpoints進(jìn)行計算。結(jié)果文件在comment文件中。選取變化在0.001的kpoints值。所用文件：#!/bin/shrmWAVECARforiin579111315docat>KPOINTS<<!Automaticmesh0M$i$i$i000!echo"kmesh=$ix$ix$i";vaspE=`grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%12.6f\n",$5}'`KP=`grep"irreducible"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%5i\n",$2}'`echo$i$KP$E>>commentdone運行腳本文件k，計算后得到comment文件，內(nèi)容如下：510-11.885601720-11.935210935-11.9432011156-11.9579801384-11.95865415120-11.95895總能變化在0.001eV左右就足夠了。因此，選擇k點數(shù)目為11。SIGMA參數(shù)的選定利用sigma腳本文件優(yōu)化參數(shù)sigma，準(zhǔn)備POSCAR,POTCAR,KPOINTS文件。雙擊sigma進(jìn)行計算。結(jié)果文件在comment文件中。選取變化在0.001的sigma值。所用文件：#!/bin/shrmWAVECARforiin0.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.30docat>INCAR<<!System=SiENCUT=250ISTART=0ICHARG=2ISMEAR=0SIGMA=$iPREC=Accurate!echo"SIGMA=$ieV";vaspTS=`grep"EENTRO"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%12.6f\n",$5}'`KP=`grep"irreducible"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%5i\n",$2}'`echo$i$TS>>commentdone計算結(jié)果在comment文件中，內(nèi)容如下：0.10-0.0000010.12-0.0000060.14-0.0000260.16-0.0000660.18-0.0001380.20-0.0002520.22-0.0004030.24-0.0006500.26-0.0009200.28-0.0014200.30-0.001892計算結(jié)果在comment文件，選擇SIGMA=0.1。晶格常數(shù)計算結(jié)果利用optimize腳本文件優(yōu)化晶格常數(shù)，準(zhǔn)備INCAR,POTCAR,KPOINTS文件。雙擊optimize進(jìn)行計算。結(jié)果在RESULT.fcc文件中。利用計算數(shù)據(jù)繪圖，圖上最低點對應(yīng)晶格常數(shù)：4.91F=-.10663223E+02E0=-.10663203E+02dE=-.405173E-045.01F=-.11161017E+02E0=-.11161004E+02dE=-.254330E-045.11F=-.11516661E+02E0=-.11516661E+02dE=-.519693E-125.21F=-.11750202E+02E0=-.11750202E+02dE=-.764632E-305.31F=-.11879566E+02E0=-.11879566E+02dE=-.347477E-185.41F=-.11920834E+02E0=-.11920834E+02dE=-.391193E-615.51F=-.11888204E+02E0=-.11888204E+02dE=-.180930E-465.61F=-.11794236E+02E0=-.11794236E+02dE=-.297252E-305.71F=-.11649964E+02E0=-.11649964E+02dE=-.366560E-245.81F=-.11465105E+02E0=-.11465105E+02dE=-.277191E-225.91F=-.11248137E+02E0=-.11248137E+02dE=-.115412E-16Si元素單原子能量計算由內(nèi)聚能倒推單原子能量Si的內(nèi)聚能實驗值Ecoh=4.63，計算得到的E0=11.92,根據(jù)公式Ecoh=-(E0-2基本文件INCAR、POSCAR、KPOINTS、POTCAR單原子能量計算輸入文件如下：INCAR：SYSTEN=SiISTART=0ICHARG=2ISMEAR=0SIGMA=0.1ENCUT=250PREC=AccurateISPIN=2POSCAR：Si115.00.000.000.0014.00.000.000.0013.01Cart0.000.000.00KPOINTS：Automaticmesh0MonkhorstPack111000把優(yōu)化的POTCARINCARPOSCARKPOINTS放入一個文件夾內(nèi)，運行vasp，得到計算結(jié)果Si單原子能量E0=-.84449503E+00。Si的VASP力學(xué)常數(shù)計算計算所需文件defvect.f：這個文件使用FORTRAN語言編寫經(jīng)過編譯后得到defvect.x文件，它是被optimize文件調(diào)用的子程序。這個文件主要進(jìn)行的功能，對應(yīng)變的Voigt標(biāo)記的形式進(jìn)行定義，變換基矢，以及生成VASP計算所需的POSCAR文件的數(shù)據(jù)。對應(yīng)三個不同參數(shù)C11,C12,C44有三個不同的defvect.f。ifort是Intel公司制作的在linux平臺使用的編譯軟件其中包含C語言與FORTRAN語言的編譯器和MKL函數(shù)庫編譯defvect.f的具體過程是：在linux系統(tǒng)下打開“終端”，在其中輸入命令ifort–odefvector.xdefvector.f。OLDPOS:與POSCAR文件類似包含計算晶體初始的基矢與原子坐標(biāo)。注意：在第一行要加上一個數(shù)字，數(shù)字的值等于計算元素的個數(shù)。POTCAR:計算晶體的贋勢文件。KPOINTS:對倒空間K點的選擇。optimize:主要功能是每次循環(huán)中生成VASP計算所需INCAR,POSCAR文件并調(diào)用VASP計算。計算與數(shù)據(jù)處理新建三個文件夾分別取名C11,C12,C44，把計算所需的五個文件分別放入其中注意不能把對應(yīng)的defvect.f搞錯。然后分別運行其中的optimize就可執(zhí)行計算。計算結(jié)束后把得到的三個SUMMARY文件記錄了系統(tǒng)能量E和相應(yīng)的應(yīng)變δ，將能量與當(dāng)δ=0時的能量想減，得到ΔE，然后擬合出一條的二次曲線。文件導(dǎo)入Excel繪制二次曲線并擬合二次方程。得到二次項系數(shù)A0，A1，A2。y=72.965x2-0.0713x-10.857R2=0.9983y=108.1x2-1.5341x-10.857R2=0.9997y=9.5825x2-6E-12x-10.857R2=1在OUTCAR文件中查找volumeofcell得到參數(shù)V0。代入下式即可得到力學(xué)常數(shù)。計算所用到的公式：剪切模量G：體積模量B：彈性模量E：泊松比μ：SI晶體的電子結(jié)構(gòu)采用VASP計算能帶的步驟第一步計算電荷密度準(zhǔn)備INCARKPOINTSPOSCARPOTCAR四個文件。運行vasp計算結(jié)束后得到計算結(jié)果CAGCAR。注意INCAR文件中要包含參數(shù)ICHARG=2;LCHARG=.TURE.第二步能帶結(jié)構(gòu)計算:準(zhǔn)備INCARKPOINTSPOSCARPOTCARCAGCAR(其中CAGCAR為上次計算的結(jié)果）和三個腳本文件symgk.fpbnd.f。首先從上次計算的結(jié)果文件OUTCAR中搜索關(guān)鍵詞E-Fermi（費米能級)和directlatticevectors（倒格矢)把對應(yīng)的數(shù)字分別填入syml文件與gk.f文件的對應(yīng)位置。在終端中輸入ifort–ogk.xgk.f生成gk.x文件；雙擊運行g(shù)k.x，得到新的KPOINTS文件。在終端輸入vasp如果計算無錯誤得到結(jié)果文件EIGENVAL。在終端輸入ifort–opbnd.xpbnd.f生成pbnd.x文件，雙擊運行pbnd.x得到所需計算結(jié)果文件bnd.dat；highk.dat。注意INCAR文件中要包含參數(shù)ISTART=1ICHARG=11LORBIT=11。POSCAR是上次計算的結(jié)果文件CONTCAR重命名后得到的。第三步態(tài)密度計算:準(zhǔn)備INCARKPOINTSPOSCARPOTCARCAGCARsplit_dos。在終端中運行vasp得到計算結(jié)果EIGENVAL。雙擊運行split_dos分割EIGENVAL文件得到三個結(jié)果文件：DOS0DOS1DOS2。注意INCAR文件中應(yīng)該包含參數(shù)ICHARG=11ISMEAR=-5LORBIT=11。KPOINTSPOSCAR是第一步計算所用的。電荷分布計算結(jié)果能帶計算和結(jié)果Si的電子能帶結(jié)構(gòu)圖態(tài)密度計算和結(jié)果總態(tài)密度圖第一個原子的分波態(tài)密度圖Si晶體介電函數(shù)和光學(xué)性質(zhì)的計算計算步驟第一步DFT自洽能帶計算:準(zhǔn)備文件POSCAR、INCAR、POTCAR、KPOINTS。運行VASP。第二步HSE06計算:此步在DFT基礎(chǔ)上計算，用到上步的波函數(shù)（WAVECAR）把上步計算得到的WAVECAR拷貝到此計算文件夾下，其他文件從DFT計算文件夾拷貝過來。運行VASP。第三步optic計算:這步用到第一步計算的波函數(shù),其他全部文件從HSE06計算文件夾中拷貝（包括WAVECAR），次步的KPOINTS文件中k點的個數(shù)應(yīng)為HSE06計算時的2-3倍，關(guān)于這一點加密K點是為保證介電譜收斂。運行VASP。用到的文件第一步用到文件：INCARSystem=diamondSiENCUT=400ISTART=0ICHARG=2ISMEAR=0SIGMA=0.1PREC=AccurateEDIFF=1.0E-05EDIFFG=-0.001NSW=0IBRION=-1ISIF=2GGA=PS（此處如果用GGA=PS請在POTCAR中修改LEXCH

=PS）KPOINTSAutomaticmesh0M777000POSCARSi-Diamond:

5.43100000000000

0.0000000000000000

0.5000000000000000

0.50000000000000000.5000000000000000

0.0000000000000000

0.50000000000000000.5000000000000000

0.5000000000000000

0.0000000000000000Si2SelectivedynamicsDirect0.0000000000000000

0.0000000000000000

0.0000000000000000

T

T

T0.2500000000000000

0.2500000000000000

0.2500000000000000

T

T

T第二步用到文件INCARSYSTEM=Si-DiamondISTART=1ICHARG=2EDIFF=0.00001EDIFFG=-0.001GGA=PSISMEAR=0SIGMA=0.1ENCUT=400ENAUG=800LREAL=.FALSE.LWAVE=.TRUE.LCHARG=.TRUE.NELM=200NSW=0IBRION=-1LMAXMIX=4NSIM=4ISYM=0LHFCALC=.TRUE.HFSCREEN=0.2ALGO=DampedTIME=0.4ENCUTFOCK=0AEXX=0.25第三步optic計算用到文件：INCARSYSTEM=Si-DiamondISTART=1ICHARG=2EDIFF=0.00001EDIFFG=-0.01GGA=PSENCUT=400ENAUG=800NELM=200NSW=0IBRION=1LMAXMIX=4ISMEAR=-5NSIM=4ISYM=1（計算光學(xué)時：cubic晶型取1，hcp晶型取2，正交晶型取3，其他取6）LHFCALC=.TRUE.HFSCREEN=0.2ALGO=NTIME=0.4ENCUTFOCK=0AEXX=0.25NELMIN=5LOPTICS=TRUE（計算光學(xué)介電矩陣）CSHIFT=0.1NBANDS=24（計算能帶數(shù)量，設(shè)置為默認(rèn)值的2~3倍）NPAR=1（按能帶依次計算）NEDOS=2000（取2000個計算點）LRPA=.FALSE.

LREAL=.FALSE.LWAVE=.FALSE.

LCHARG=.FALSE.KPOINTS：Automaticmesh0M9

9

90

0

0計算結(jié)果計算結(jié)果輸出在文件OUTCAR中,搜索關(guān)鍵詞frequencydependentIMAGINARYDIELECTRICFUNCTION與frequencydependentREALDIELECTRICFUNCTION，關(guān)鍵字下有7列數(shù)據(jù)，第一列是能量之后三列對應(yīng)xx,yy,zz。用excel處理數(shù)據(jù)，得出介電函數(shù)虛部實部，折射系數(shù)和消光系數(shù)。以下是計算用到的公式：ε2=(XX+YY+ZZ)折射率：n消光系數(shù)：k吸收系數(shù)：α反射系數(shù)：R=作圖如下：介電常數(shù)虛部ε2與能量的關(guān)系介電常數(shù)實部ε1材料光學(xué)常數(shù)VASP的聲子譜計算計算步驟第一步：準(zhǔn)備INPHON、POSCAR、INCAR（可以不用）、POTCAR、KPOINTS文件第二步：使用超胞進(jìn)行VASP計算1）分別復(fù)制POSCAR-00X到POSCAR。（本例只有POSCAR-001）2）進(jìn)行VASP運算，將輸出文件vasprun.xml保存下來。（本例只生成vasprun.xml-001）第三步：執(zhí)行命令：phonopy-fvasprun.xml-001就會得到文件FORCE_SETS、（這步POSCAR必須為最初的POSCAR）第四步：band.conf計算聲子譜。第五步：計算熱學(xué)性質(zhì)。執(zhí)行命令：phonopy–p-t--tmax=1500（計算的最高溫度）--tstep=20（溫度步長）得到熱學(xué)性質(zhì)，保存在Thermal_properties.yaml中；第六步：計算聲子態(tài)密度執(zhí)行命令：phonopy-pmesh.conf得到聲子態(tài)密度，保存在total_dos.dat中。第七步：計算聲子分波態(tài)密度執(zhí)行命令：phonopy-ppdos.conf得到聲子分波態(tài)密度，保存在partial_dos.dat中基本文件INPHONATOM_NAME=SiDIM=222LSUPER=.TRUE.POSCARSystemSi5.460.500.500.000.000.500.500.500.000.502D0.000.000.000.250.250.25INCARSYSTEM=SiISTART=0ICHARG=2ISPIN=1EDIFF=0.1E-06LREAL=.FALSE.EDIFFG=-0.01NSW=0IBRION=-1ISIF=2LWAVE=FLCHARG=FENCUT=220ISMEAR=1KPOINTSAutomaticmesh0M999000腳本loop為#!/bin/shforain01docpPOSCAR-0$aPOSCARvasp>>out.vasp2>>err.vasp&waitcpvasprun.xmlvasprun.xml-0$adoneband.conf腳本ATOM_NAME=SiDIM=222BAND=0.00.00.00.50.00.50.50.250.750.50.00.50.6250.250.6250.00.00.00.50.50.5BAND_POINTS=51mesh.confATOM_NAME=SiDIM=222MP=888MP_SHIFT=0.50.50.5pdos.conf：ATOM_NAME=SiDIM=222MP=888PDOS=1,2聲子譜、聲子態(tài)密度計算和結(jié)果熱學(xué)性質(zhì)計算和結(jié)果化合物co2鍵長計算計算步驟第一步選定合適的potcar：準(zhǔn)備文件INCAR、POTCAR、KPOINTS和五個potcar文件。要把碳元素與氧元素的potcar文件復(fù)制在一起，兩個元素應(yīng)選用相同的potcar文件。分別用五個potcar文件計算，選取能量最小的potcar。結(jié)果文件outcar中的E0代表能量。POSCAR,KPOINTS文件的內(nèi)容同上，POTCAR選擇PAWCA，將INCAR文件刪除，并將其內(nèi)容粘貼到腳本程序encut中，改其中的ENCUT=$i即可。雙擊運行文件。結(jié)果在comment文件中能量變化在0.001的值就做夠了。第三步選擇合適的k點：準(zhǔn)備基本文件INCAR、POSCAR以及腳本文件k和上步選定的potcar。雙擊運行腳本文件k。結(jié)果在comment文件中，選取能量變化在0.001范圍內(nèi)的k點值。第四步計算合適的SIGMA數(shù)值：準(zhǔn)備基本文件POTCAR、POSCAR、KPOINT以及腳本文件SIGMA。雙擊運行即可。第五步計算鍵長：準(zhǔn)備基本文件INCAR、POTCAR、KPOINT以及腳本文件optimize，雙擊運行即可。能量最低點對應(yīng)鍵長?；疚募腜OTCAR的選擇INCARSystem=CO2ISTART=0;ICHARG=2ENCUT=400ISMEAR=0;SIGMA=0.1EDIFF=1E-04EDIFFG=1E-03IBRION=2PREC=AccurateKPOINTSAutomaticgeneration0Monhkorst-Pack9990.00.00.0POSCARCO24.641.00000.00000.00000.00001.00000.00000.00000.00001.000012Direct0.00.00.00.00.250.00.00.00.5的截斷能優(yōu)化ENCUT#!/bin/shrmWAVECARforiin250300350400450500550600650docat>INCAR<<!System=CO2ISTART=0;ICHARG=2ENCUT=$iISMEAR=0;SIGMA=0.1EDIFF=1E-04EDIFFG=1E-03IBRION=2PREC=Accurate!echo"ENCUT=$ieV";vaspE=`grep"TOTEN"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%12.6f\n",$5}'`KP=`grep"irreducible"OUTCAR|tail-1|awk'{printf"%5i\n",$2}'`echo$i$KP$E>>commentdoneKPOINTSAutomaticgeneration0Monhkorst-Pack9990.00.00.0POSCARCO24.641.00000.00000.00000.00001.00000.00000.00000.00001.000012Direct0.00.00.00.00.250.00.00.00.50.6670.3330.5的SIGMA的優(yōu)化POSCARCO24.641.00000.00000.00000.00001.00000.00000.00000.00001.000012Direct0.00.00.00.00.250.00.00.00.5KPOINTSAutomaticgeneration0Monhkorst-Pack9990.00.00.0其POTCAR內(nèi)容為PAWGGA91。sigma#!/bin/shrmWAVECARforiin0.100.120.140.160.180.200.200.22docat>INCAR<<!System=CO2ISTART=0;ICHARG=2ENCUT=450ISMEAR=0;SIGMA=$iEDIFF=1E-04EDIFFG=1E-03IBRION=2PREC=Accurate!echo"SI