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本手册纯属个人使用 VASP 后的心得和经验总结, 版权属于本手册的作者及厦门大学物理系 计算物理实验室( Group leader: 朱梓忠教授) 。未经许可,不准在网上传阅。文中提到的一 些小程序,可以提供使用。在参考的过程,如遇到不清楚或含糊的地方,可以参考 VASP 的 英文 manual 或 email 给我。如认为本手册某些地方需要更正或修改的,请 email 给我。当在 使用 VASP 的过程中遇到问题,也可以 email 给我,大家一起学习 VASP 的使用,挖掘和掌 握 VASP 强大的功能。本手册参考了 VASP 的英文 manual、 G.Kresse 的报告以及从 internet 网上收集的资料。版权归侯柱锋博士所有
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使用 VASP 的个人经验手册
侯柱锋
厦门大学物理系 2004 届博士
E-mail: zhufhou@yahoo.com
2004/06/22
本手册纯属个人使用 VASP 后的心得和经验总结, 版权属于本手册的作者及厦门大学物理系
计算物理实验室( Group leader: 朱梓忠教授) 。未经许可,不准在网上传阅。文中提到的一
些小程序,可以提供使用。在参考的过程,如遇到不清楚或含糊的地方,可以参考 VASP 的
英文 manual 或 email 给我。如认为本手册某些地方需要更正或修改的,请 email 给我。当在
使用 VASP 的过程中遇到问题,也可以 email 给我,大家一起学习 VASP 的使用,挖掘和掌
握 VASP 强大的功能。本手册参考了 VASP 的英文 manual、G.Kresse 的报告以及从 internet
网上收集的资料。
本手册大致有以下几个内容:
A 程序的编译
“?A VASP 的主要输入文件
OA VASP 的主要输出文件
l A 参数设置与选择的技巧
A 材料基态性质的计算方法和步骤
ZA 材料磁性性质的计算
μA 表面体系的计算
”aA tools 中小程序的说明
A 半导体中的缺陷和杂质问题(暂未完成)
十、如何进行分子动力学模拟(暂未完成)
十一、强关联体系的计算 (LDA+U 或 GGA+U) (暂未完成)
一、程序的编译
声明: 本实验室(厦门大学物理系计算物理实验室 , Group leader: 朱梓忠教授)购买的是
VASP4.4.5 版本,所属本实验室的成员以及经过朱梓忠教授同意使用的合作者必须遵守该软
件的使用协议, 注意 VASP 软件的版权问题, 严禁私下发布或传播本实验室购买的 VASP 源
代码和赝势库以及编译 VASP 得到的可执行代码。
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下面以编译 VASP4.4.5 版本为例,编译更新的版本 VASP4.5.5 、VASP4.6 和 VASP5.0(即将
发布)的步骤与此相同。
1、 所需文件和程序
VASP 源代码: vasp.4.4.5.tar.gz 和 vasp.4.lib.tar.gz
数学库: LAPACK 和 BLAS ( http://www.netlib.org/ ),
或 mkl(配合 intel 的 fotran 编译器用),
或 ATLAS ( http://math-atlas.sourceforge.net/ )
或 Lib GOTO ( http://www.cs.utexas.edu/users/flame/goto/ )
Fortran 编译器: PGI fortran 至少 4.0 以上版本 (http://www.pgroup.com/ ),
或 Intel 的 ifc (8.0 以上版本是 ifort, http://www.intel.com/software/products/compilers/flin/ ),前
者可以从网站上下载到 15 天的试用版本,后者可以从网站下载到免费的版本。或者在国内
的个人 ftp 服务器上搜索它们的破解版本。
本实验室的都有这些软件的备份。
2、下面采用 PGI fortan 编译器 pgf90、ATLAS 数学库对 VASP4.4.5 进行编译
这里假定已经安装好了 fortran 编译器,所有文件都放在 /home/houzf/V ASP_SRC 目录下,机
器的操作系统是 Linux: Redhat9.0 。
a) 从 http://math-atlas.sourceforge.net/ 下载 atlas3.6.0_Linux_P4SSE2.tar.gz,并用如下命令解
压: tar xzvf atlas3.6.0_Linux_P4SSE2.tar.gz
解压后得到一个目录 Linux_P4SSE2 ,在此目录下有个 lib 子目录,该 lib 子目录中的文件为
libatlas.a, libcblas.a, libf77blas.a, liblapack.a, 这些就是编译 vasp 时所需要的数学库文件之一。
b) 用如下命令解压 vasp.4.4.5.tar.gz 和 vasp.4.lib.tar.gz :
tar xzvf vasp.4.4.5.tar.gz
tar xzvf vasp.4.lib.tar.gz
解压后分别得到目录 vasp.4.4 和 vasp.4.lib ,目录 vasp.4.4 中文件是 vasp 的主要源代码,
vasp.4.lib 是编译 vasp 时需要的一些特定的数学库程序,在这两个目录中都有编译时所用的
makefile 文件,针对机器和 fortran 编译器,选择相应的 makefile 。
c) 进入 vasp.4.lib 目录,选择 makefile.linux_pg ,并把它拷贝成 makefile ,然后键入 make 命
令开始编译。整个命令如下:
cd vasp.4.lib
cp makefile.linux_pg makefile
make
编译成功后,得到 libdmy.a 文件。
d) 退出 vasp.4.lib 目录,进入 vasp.4.4 目录,选择 makefile.linux_pg ,并把它拷贝成 makefile ,
编辑 makefile 文件,通过修改 LIB 变量的赋值而采用基于 ATLAS 的数学库文件,修改的地
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方和方法是:
在第 87 和 88 行前加上 #,把这两行注释掉,然后去掉第 91,92 和 93 行前的 #。
修改前和后的内容为分别为:
LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \
../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib /usr/local/lib/libblas.a
#
# the following lines should allow you to link to atlas based blas
#LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \
# ../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib \
# -L$(HOME)/archives/BLAS_OPT/ATLAS/lib/Linux_ATHLONTB/ -lf77blas – latlas
#LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \
# ../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib /usr/local/lib/libblas.a
#
# the following lines should allow you to link to atlas based blas
LIB = -L../vasp.4.lib -ldmy ../vasp.4.lib/linpack_double.o \
../vasp.4.lib/lapack_double.o -L/usr/local/lib \
-L../Linux_P4SSE2/lib/ -lf77blas -latlas
修改后保存 makefile 文件,键入 make 命令开始编译 vasp。整个命令为:
cd ..
cd vasp.4.4
cp makefile.linux_pg makefile
编辑修改 makefile 文件
make
编译成功后,就可以得到 VASP 的可执行文件 vasp。
e) 以 root 帐号登录机器,把成功编译 VASP 后得到的 vasp 放到 /bin 目录下,则任何一个普
通用户都可以使用 vasp。此时 vasp 可以当成于一个 linux 的命令来使用了, 不再需要把 vasp
拷贝到当前的计算目录下。
二、 VASP 的主要输入文件
VASP 的主要输入文件有 INCAR, POTCAR, POSCAR 和 KPOINTS 。INCAR 文件控制了 vasp
进行何种性质的计算, POTCAR 文件包含了体系中各类元素的赝势, POSCAR 文件描述了
所计算的体系的晶胞参数(包括基矢或平移矢量,晶格常数,原子位置等信息) ,KPOINTS
描述了不可约布里渊区中 k 点取样,即 k 点设置。
1、INCAR 文件
此文件控制 vasp 进行何种性质的计算,以及设置了计算方法中一些重要的参数。其中的关
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键词可以分为如下几类:
对所计算的体系进行注释: SYSTEM
定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数: ISTART, ICHARG, INIWA V
定义价电子部分的如何驰豫:
平面波切断动能和缀加电荷时的切断值: ENCUT, ENAUG
电子部分优化的方法: ALGO, IALGO, LDIAG
电荷密度混合的方法: IMIX, AMIX, AMIN, BMIX, AMIX_MAG, BMIX_MAG, WC,
INIMIX, MIXPRE, MAXMIX
自洽迭代步数和收敛标准: NELM, NELMIN, NELMDL, EDIFF
定义离子芯部分的如何驰豫:
离子如何移动以及步长和步数: IBRION, NFREE, POTIM, NSW
分 子 动 力 学 相 关 参 数 : SMASS, TEBEG, TEEND, POMASS,NBLOCK, KBLOCK,
PSTRESS
离子驰豫收敛标准 :EDIFFG
定义态密度积分的方法和参数 :
smearing 方法和参数: ISMEAR, SIGMA
计算态密度时能量范围和点数 :EMIN, EMAX, NEDOS
计算分波态密度的参数: RWIGS, LORBIT
其他:
计算精度控制 :PREC
磁性计算 :ISPIN, MAGMOM, NUPDOWN
交换关联函数 :GGA, VOSKOWN
计算 ELF 和总的局域势 :LELF, LVTOT
结构优化参数 :ISIF
一般要设置的关键词: SYSTEM, ENCUT, ISTART, ICHARG, PREC, ISMEAR, SIGMA 。针对
计算不同的性质,再另外增加相应的关键词。
例子:
General:
SYSTEM = fcc Si !自洽计算 fcc 结构的 Si
ISTART = 0 !开始新的计算
ICHARG = 2 ! 从原子的电荷密度重叠构造初始电荷密度
ENCUT = 240 ! 平面波切断动能
ISMEAR = 0; SIGMA = 0.1 !采用 Gaussian smearing 方法,展宽为 0.1eV
PREC = Accurate !计算精度
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2. POTCAR 文件
赝势文件,最重要的输入文件之一。赝势库中赝势文件可以进行如下分类:
根据方法不同有 Ultra-soft 赝势 (USPP)和投影缀加波的赝势 (PAW)
根据交换关联函数的不同有 LDA 和 GGA( 又可以再分为 PW91 和 PBE)
根据处理了半芯态有 A, A_sv 和 A_pv 的不同
根据 ENMAX 的大小有 A, A_s 和 A_h 的不同
如何准备 ?
如果你拿到的赝势文件的格式用相应的命令把各元素的赝势合并到一个文件 POTCAR
中:
a) 是以 Z 为扩展名的文件,用命令: zcat POTCAR.Z >>aa
b) 是解压后的文件 POTCAR ,用命令: cat POTCAR >>aa
(当有多类原子时,按 POSCAR 文件各类原子的顺序,依次使用上面的命令,把相应原子
的 POTCAR.Z 合并到 aa 文件中)
c) 然后把 aa 文件移到到要计算的目录中 (mv aa 计算的目录 /POTCAR ).
注释: 在处理磁性材料, 所计算的体系含有碱金属、 碱土金属、 周期表左边的 3d 过渡元素、
镧系和锕系元素时,强烈推荐用 PAW 势,计算精度有提高。在采用超越赝势 (USPP)时,使
用 PW91 的 GGA 时,强烈要求把 VOSKOWN = 1 给选上。 在采用 PAW 势时, 一般推荐用
LDA 和 PBE 的。
下面给出 PAW 对不同元素, 采用何种类型的 PAW 以及 ENCUT 值至少要取多少, 所列的表
格,供选择赝势时作为参考(下面几个表格中,红色表示是一般情况下首选用这种类型的
PAW 势,表格中数字表示的是切断动能值) :
B_h 700
B 318
B_s 250
C_h 700
C 400
C_s 273
N_h 700
N 400
N_s 250
O_h 700
O 400
O_s 250
F_h 700
F 400
F_s 250
Al 240
Al_h 295
Si 245
Si_h 380
P 270
P_h 390
S 280
S_h 402
Cl 280
Cl_h 409
Ga 134
Ga_d 282
Ga_h 404
Ge 173
Ge_d 287
Ge_h 410
As 208 Se 211 Br 216
In 95
In_d 239
Sn 103
Sn_d 241
Sb 172 Te 174 I 175
Tl 95 Pb 98 Bi 105
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zhangfan9385
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