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一、概述
vasp用“slab” 模型来模拟表面体系结构。
vasp计算表面的大概步骤是:
材料体性质的计算;表面模型的构造;表面结构的优化;表面性质的计算。
二、分步介绍
1、材料体性质计算:
本步是为了确定表面计算时所需的一些重要参数:ENCUT、SIGMA、晶格参数。
在计算前,要明确:何种PP;ENCUT;KPOINTS ;SIGMA;PREC;EX-CO,这其实是准备proper input files。
a. 何种PP
选择的PP能使计算得到的单个原子能量值在1meV~10meV之间。
所求得的单原子能量(对称性破缺时)可用来提高结合能的精度。
b. ENCUT
选择的ENCUT应使得总能变化在0.001eV左右为宜。
注意:试探值最小为POTCAR中的ENMAX(多个时,取最大的),递增间隔50;
另外,在进行变体积的结构优化时,最好保证ENCUT=1.3ENMAX,以得到合理精度。
c. PREC
控制计算精度的最重要参数,决定了(未指定时)ENCUT、FFT网格、ROPT取值。
一般计算取NORMAL;当要提高Stress tensor计算精度时,HIGH 或ACCURATE,并手动设置ENCUT。
d. EDIFF & EDIFFG
EDIFF 判断电子结构部分自恰迭代时自恰与否,一般取默认值=1E-4;
EDIFFG 控制离子部分驰豫
e. ISTART & ICHARGE
ISTART = 1, ICHARG = 11:能带结构、电子态密度计算时;
ISTART =0, ICHARG = 2:其余计算
ISTART = 1,ICHARG = 1(其他所有不改变):断点后续算设置
f. GGA & VOSKOWN
GGA=91: Perdew -Wang 91;
GGA=PE: Perdew-Burke-Ernzerhof
VOSKOWN=1( GGA=91时);VOSKOWN=默认(其余情况)
g. ISIF
控制结构参数之优化。在对原胞进行变形状或者体积的优化时,ENCUT要取大(比如1.3ENMAX或PREC=HIGH),以消除Pulay Stress导致的误差。
h. ISMEAR & SIGMA
进行任何静态计算时,且K点数目大于4,ISMEAR=-5;
当原胞太大,导致K点数目小于4时,ISMEAR = 0,并且要设置一个SIGMA;
对绝缘体和半导体,不论是静态计算还是结构优化,ISMEAR = -5;
对金属体系,SMEAR=1和 2,并且设置一个SIGMA;
能带结构计算,用默认值:ISMEAR=1,SIGMA=0.2;
一般来说,对于任何体系,任何计算,采用ISMEAR=0,并选择合适的SIGMA都会得到合理结果。
选择的SIGMA应使得entropy T*S EENTRO 绝对值最小。K 点数目变化后,SIGMA需再优化。
i. RWIGS
一般取POTCAR中以A为单问的RWIGS值。
j. K points
选择的K点应使得总能变化在0.001eV左右即可。
k. 一些重要的参数在默认下的值NSW =0,IBRION=-1,ISIF=2:静态计算。
<二>
a. 体材料结合能修正。
在OUTCAR中energy without entropy之后的那个能量值,就是修正值
b. 结构参数优化。 简单情况(没有内部自由度如晶胞形状、原子位置):静态计算,得出E~V关系,然后用Birch-Murnaghan状态方程拟合。
复杂情况:
总思路是先“建立好房子”,再“放好桌子”。
先算一步结构优化(取ISIF=5,只改变“房子”形貌,房间大小不变,家具不予考虑),接着算一步静态自恰计算,从而得到某结构参数下的能量,如此循环得到E~V关系。用状态方程拟合得到平衡体积。
在该体积下,重复1(取ISIF=2,房子造好后,考虑的是如何放家具。此处一般是使得每个家具受力达到某中小即可认为达到稳定结构)、2两步,便得到了所有的晶格参数值,如离子坐标。
c. VASP得到的总能即是结合能,不过还要减去前面得到的修正值。
d. 自恰的电荷密度
优化得到晶格参数后,再进行静态的自恰计算,就得到了自恰的电荷密度。
此时的POSCAR为从优化晶格参数时可CONTCAR得到。
KPOINTS 不变
典型的INCAR设置是:
ENCUT = 250
ISTART = 0; ICHARG = 2
ISMEAR = -5
PREC = Accurate
计算完后,注意保存相关结果。
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