vasp学习之笔记

一、分子几何结构优化
1、输入文件
INCAR
SYSTEM = H20
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = 2
ISIF = 2
NSW = 100
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 400 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .F.
LWAVE = .F.
ISMEAR = 0
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast

KPOINTS
mesh auto
0
G
1 1 1
0 0 0

POSCAR（由MS或者MedeA画出结构图，然后导出cif文件到
VESTA，再由VESTA导出POSCAR文件到vasp）

POTCAR （赝势文件库）

2、记录计算结果，保存文件
能量：建议采用本子记下来，注明体系及重要参数。
文件备份:采用Xmanager软件的xftp传输工具将H2O文件夹
由服务器传回至本地。
查看结构:采用MedeA（MS）直接打开CONTCAR文件。
其他输出文件:对于专门的性质计算，可能还需要保留其
他CHG、WAVECAR、CHGCAR等输出文件。如
果单纯的结构优化，可以不保留。

二、晶体结构优化
1、优化的步骤
1）降低其对称性至P1
2）采用采用单胞进行优化(采用单胞优化比采用原胞优化
得到的结构更规整)
⑴优化晶胞的晶格参数
⑵弛豫晶胞中原子的位置
3）如需切面，建议再次提升优化过的晶胞的对称性，采
用有对称性的晶胞进行切面，切出的表面体系会小一些。

2、优化的方法
1）直接优化（通过计算优化晶格参数，ISIF=3）
⑴直接优化：采用较高精度(cutoff和k点) 及ISIF=3对晶格
参数进行优化。同时，将品胞中的原子位置固定不变，只
允许品胞的形状和体积发生改变。优化之后还可以再提高
精度进行测试:比如，第一次优化采用k点为7X7X7，接着
将k点由7X7X7升至13X13X13，POSCAR采用7X7X7优化得到
的结构CONTCAR，再次进行优化。直到优化后的晶格参数
变化值小于晶格参数绝对值的1% (经验值，根据自己课题
的要求自行确定精度)时，则可结束优化。
⑵状态方程:采用不同晶格常数创建不同的POSCAR,采用同一
精度进行优化，最后绘制Etotal-Volume曲线，得到最低总
能量对应的晶格常数。
⑶优化晶胞流程
第一步：优化品格参数(Fix原子，晶胞大小和形状改变，
ISIF=3)
输入文件：
INCAR
SYSTEM = Si
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = 2
ISIF = 3
NSW = 100
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 320 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .F.
LWAVE = .F.
ISMEAR = 0
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast

KPOINTS
mesh auto
0
G
7 7 7
0 0 0

POSCAR（由MS或者MedeA画出结构图，然后导出cif文件到
VESTA，再由VESTA导出POSCAR文件到vasp）

POTCAR （赝势文件库）

第二步：驰豫离子位置(晶胞大小和形状不变，弛豫原子，
ISIF=2)
把第一步的CONTCAR复制到第二步POSCAR，把第一步
INCAR中的ISIF改为3，作为第二步的INCAR。

三、表面吸附计算
1、计算流程
1）对W晶胞进行结构优化
2）采用优化好的W晶胞切W(100)面(建模)
3）优化W(100)表面
4）优化CO分子
5）在优化好的W(100)表面上吸附CO分子(建模)
6）优化W(100)表面吸附CO分子

2、对W晶胞进行结构优化
输入文件：
INCAR
SYSTEM = W
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = 2
ISIF = 3
NSW = 100
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 225 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .F.
LWAVE = .F.
ISMEAR = 1
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast

KPOINTS
mesh auto
0
G
7 7 7 #逐级精度加高的方法，多优化几遍
0 0 0
优化的具体步骤同第二节

3、采用优化好的W晶胞切W(100)面(建模)
将优化好的W晶胞的CONTCAR文件复制到MedeA(MS)中，进行
切面处理

4、优化W(100)表面
输入文件；
INCAR
SYSTEM = W-100
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = 2
ISIF = 2
NSW = 100
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 225 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .F.
LWAVE = .F.
ISMEAR = 1
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast

KPOINTS
mesh auto
0
G
2 2 1
0 0 0
提示:为结果更精确可选取更高k点，如4x4x1

POSCAR（注意；要固定下两层原子）

5、优化CO分子
输入文件：
INCAR
SYSTEM = CO
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = 2
ISIF = 2
NSW = 100
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.02
ENCUT = 400 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-05
LCHARG = .F.
LWAVE = .F.
ISMEAR = 0
SIGMA = 0.2
ALGO = Normal

KPOINTS
mesh auto
0
G
1 1 1
0 0 0

6、在优化好的W(100)表面上吸附CO分子(建模)
将优化好的W（100）和CO结构的CONTCAR复制到MedeA（MS），
进行建模。

7、优化W(100)表面吸附CO分子
输入文件：
INCAR
SYSTEM = W100-CO
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = 2
ISIF = 2
NSW = 100
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 400 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .F.
LWAVE = .F.
ISMEAR = 1
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast

KPOINTS
mesh auto
0
G
2 2 1
0 0 0
对于在表面吸附分子，由于其晶胞大小不变化，所以
KPOINTS的选取同优化表面时的KPOINTS相同。

8、计算吸附能
Ead = -(Emol,ad-Esurf-Emol)

四、态密度（用于获得带隙）
1、计算流程
1）scf自洽计算
对已优化结构（参照第二节）进行scf静态自洽计算
(一步电子弛豫)，目的为获得已优化结构的WAVECAR和
CHG、CHGCAR。scf计算与结构优化计算中的输入文件对比
如下:
POTCAR：不需要更改
POSCAR：cp CONTCAR(已优化结构) POSCAR
KPIONTS：按照精度要求决定是否要提高
INCAR：离子驰豫部分参数需要调整（离子步驰豫，
只跑一步电子自洽），ISMEAR根据体系调整，
保留WAVECAR、CHG和CHGCAR
2）dos非自洽计算
dos计算与scf计算中的输入文件对比如下:
POTCAR:不需更改，与scf计算相同。
POSCAR:不需更改，与scf计算相同。
KPOINTS:不需更改，与scf计算相同。
INCAR:参数调整，在scf计算的INCAR基础上添加专
用于DOS的参数。
3）数据后处理、画图
采用split_ dos脚本，处理DOSCAR。再采用Origin
画图分析

2、scf自洽计算
1）输入文件：
INCAR
SYSTEM = Si
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = -1
ISIF = 2
NSW = 0
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 320 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .T.
LWAVE = .T.
ISMEAR = -5
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast

POSCAR：cp CONTCAR(已优化结构) POSCARKPOINTS：理论上应该高于结构优化时的k点2）查看输出文件：EIGENVAL，记住能带数

3、态密度INCAR专用参数
以下为计算DOS态密度时，需要在INCAR中添加的设置:
NBANDS = 8
(能带数目，参考EIGENVAL文件中的数值)
LORBIT = 10
(最终将态密度数据输出到DOSCAR中)
EMIN = -10
(设置能级的最低值，参考EIGENVAL文件中的数值，
由体系定)
EMAX = 25
(设置能级的最高值，参考EIGENVAL文件中的数值，
由体系定)
NEDOS = 1000
(DOS中设置的格点数目，数值设置越大，最终画出
的DOS结构会越精细)
以下为计算DOS态密度时，需要在INCAR中添加的设置:
ISTART = 1
(需要读取前一步sef的Charge和Wave数据)
ICHARG = 11
(读取前一步计算出来的CHGCAR)

4、dos非自洽计算
输入文件：
INCAR
SYSTEM = Si
ISTART = 1
ICHARG = 11
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = -1
ISIF = 2
NSW = 0
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 320 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .T.
LWAVE = .T.
ISMEAR = -5
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast
NBANDS = 8
LORBIT = 10
EMIN = -10
EMAX = 20
NEDOS = 1000

五、能带结构的计算（用于获得能带结构图）
1、计算流程
1）scf自洽计算
与态密度dos计算中的scf自洽计算完全相同。
2）能带结构非自洽计算
能带计算与scf计算中的输入文件对比如下:
POTCAR:不需更改，与scf计算相同。
POSCAR:不需更改，与scf计算相同。
KPOINTS:需要修改，指定高对称k点路径。
INCAR:参数调整，在scf计算的INCAR基础上添加
专用于非自洽计算的参数。
3）数据后处理、画图
采用gk.x、pbnd.x和syml脚本，处理DOSCAR。
再采用Origin画图分析。
注意：1. 对于能带结构计算，非自洽计算步骤中INCAR
文件的ISMEAR=0or1 (不能采用-5)。
2. POSCAR、POTCAR与静态自洽计算相同。
3. KPOINTS (能带计算要求更精确的k点路径)。
4. 采用PBE泛函计算得到的能带结构。

2、能带结构非自洽计算
输入文件：
INCAR
SYSTEM = Si
ISTART = 1
ICHARG = 11
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = -1
ISIF = 2
NSW = 0
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 320 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .T.
LWAVE = .T.
ISMEAR = 0
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast
NBANDS = 8
LORBIT = 10
EMIN = 15 #这两个值从scf自洽计算的EIGENVAL中
EMAX = 15 #获取，只能取整数
NEDOS = 1000

六、电荷密度
1、电子结构计算流程
1）scf自洽计算
对已优化结构进行scf静态自洽计算(一步电子弛豫)，
目的为获得已优化结构的WAVECAR和CHG、CHGCAR。
POTCAR: 不需更改。
POSCAR: cp CONTCAR (已优化结构) POSCAR
KPOINTS: 按照精度要求决定是否要提高
INCAR: 参数调整，离子不弛豫，只跑一步电子弛豫，
保留WAVECAR、CHG和CHGCAR。
2）针对不同性质进行非自洽计算
Charge Density不需非自洽计算，
Density of States和Band Structure需要非自治计算。
3）数据后处理、画图

2、scf自洽计算
1）输入文件：
INCAR
SYSTEM = H20
ISTART = 0
ICHARG = 2
PREC = Normal
LREAL = .F.
IBRION = -1
ISIF = 2
NSW = 0
POTIM = 0.5
EDIFFG = -0.05
ENCUT = 400 eV
NELM = 60
EDIFF = 0.1E-04
LCHARG = .T.
LWAVE = .F.
ISMEAR = 0
SIGMA = 0.2
ALGO = Fast