直答理工:INCAR-VASP入門系列文章[1]

2021-03-02 直答理工
下面講解INCAR裡面一些關鍵參數設置經驗:

(1) 結構弛豫(EDIFF和EDIFFG)的一些經驗:

結構弛豫的判據一般有兩種選擇:能量和力。這兩者是相關的,理想情況下,能量收斂到基態,力也應該是收斂到平衡態的。但是數值計算過程上的差異導致以二者為判據的收斂速度差異很大,力收斂速度絕大部分情況下都慢於能量收斂速度。這是因為力的計算是在能量的基礎上進行的,能量對坐標的一階導數得到力。計算量的增大和誤差的傳遞導致力收斂慢。

 

結構優化分電子迭代和離子弛豫兩個嵌套的過程。電子迭代自洽的速度,有四個響很大的因素:初始結構的合理性,K點密度,是否考慮自旋和高斯展寬(SIGMA);離子弛豫的收斂速度,有三個很大的影響因素:弛豫方法(IBRION),步長(POTIM)和收斂判據(EDIFFG).

 

(2) IBRION設置的一些經驗:

如果結構已經比較接近最優結構了,也就是說採用的初始結構是實驗測定的或者別人優化過的,那不妨使用IBRION=1。

IBRION=2是屬於「通用型」的參數,對於比較難優化的結構可以採用這個共軛梯度算法。如果初始結構參數比較離譜的話不妨使用IBRION=3的阻尼分子動力學。

不過推薦的還是IBRION=2的設置,即便這個有些問題,也可以拿它的結果作為粗略結果,再用IBRION=1進行更精確的優化。

 

(3) ISMEAR設置的一些經驗

ISMEAR決定了如何確定每個波函數的佔有數,通俗點講:就是說電子在費米面附近佔據數從0突變到1,這是個deta函數,為了計算方便,用一個平滑點的函數在費米面附近代替這個deta函數,這樣計算就不容易振蕩,易於收斂。ismear就是控制這種平滑函數的。

 

進行任何的靜態計算或態密度計算,且K點數目(從IBZKPT文件中讀取)大於4時,取ISMEAR=-5;當由於原胞較大而K點數目較少(小於4個)時,取ISMEAR=0,並設置一個合適的SIGMA值。另外對半導體或絕緣體的計算(不論是靜態還是結構優化),取ISMEAR=-5;當體系呈現金屬性時,取ISMEAR=1和2,以及設置一個合適的SIGMA值。在進行能帶結構計算時,ISMEAR 和SIGMA用默認值就好。一般說來,無論是對何種體系,進行何種性質的計算,採用ISMEAR=0,並選擇一個合適的SIGMA值都能得到合理的結果。

 

註:for very accurate DOS and total energy calculations ISMEAR=-5 alwaysshould be used.

 

(4) ICHARG設置的一些經驗

關於官網給出的解釋:

ICHARG= 0 Calculate charge density from initial orbitals.

ICHARG= 2 Take superposition of atomic charge densities.

ICHARG= 1 Read the charge density from file CHGCAR, and extrapolate fromthe old positions (on CHCGAR) to the new positions using a linear combinationof atomic charge densities.

ICHARG= 11 to obtain the eigenvalues (for band structure plots) or theDOS for a given charge density read from CHGCAR.

 

0和2從官網語句中就能看出不同,一個是從初始軌道推導計算出電荷密度,另一個是利用疊加原理直接拿原子電荷密度重疊作為電荷密度,不過要具體了解這兩種方法是怎麼操作的那還得問開發者啦,1讀取的是已有的CHARGCAR文件,這三種選擇CHARGCAR在後續計算中都有迭代更新;而選擇11則電荷密度從始至終都是採用已有的CHARGCAR文件進行計算,這是計算DOS和BAND時的常用辦法。

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