如何用phonopy+VASP計算體系赫姆霍茲自由能?

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自由能是熱力學中的重要概念，用于衡量體系對外做功的上限。常用的自由能分兩種：一種叫做亥姆霍茲自由能，另一種叫吉布斯自由能。在等溫過程中體系對外做功的最大值不會超過體系亥姆霍茲自由能的減小值，而在等溫等壓過程中體系對外做功的最大值不會超過體系吉布斯自由能的減小值。

自由能的高低還可以被用於判斷體系是否會發生相變，我們在常溫常壓下進行實驗時，吉布斯自由能往往更加有用。但如果體系壓強和體積的乘積遠小於體系的亥姆霍茲自由能時，我們就可以近似用亥姆霍茲自由能來代替體系的吉布斯自由能。

亥姆霍茲自由能可以通過phonopy+VASP很方便的計算出來，現給出其計算過程。

建立超胞

這裡超胞已經在MS裡事先建立好了，所以直接輸入phonopy -d --dim="1 1 1"

建立文件夾force_001，裡面放入四個文件INCAR，POSCAR，POTCAR和KPOINTS

INCAR如下：

SYSTEM=C1Mo1

IBRION =-1

IALGO=38

EDIFF=1E-7

ISMEAR=0

SIGMA=0.01

ENCUT=500

PREC=Accurate

LWAVE=.FALSE.

LCHARG=.FALSE

ADDGRID=.TRUE

POSCAR用POSCAR-001

POTCAR和KPOINTS根據結構信息設置

依次簡歷force_002、force_003……重複上述過程，POSCAR分別用POSCAR-002、POSCAR-003……

 

將force系列的文件統一運行

運行完畢後輸入命令phonopy  –f ./force_001/vasprun.xml ./force_002/vasprun.xml……

運行phonopy  –t --tmax=2000 mesh.conf

其中mesh.conf為

DIM= 1 1 1

ATOM_NAME = C Mo

MP = 5 5 7

本文中計算赫姆霍茲自由能的方法全部來自於《phonopy-manual.pdf》，需要的同學可加入QQ群「凝聚態與VASP使用指南」（群號：427494979）下載。