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VASP计算AgGaS2能带及态密度及光学性质
VASP计算AgGaS2能带及态密度及光学性质
第一步：构型优化1．准备四个输入文件POSCAR
KPOINTSPOSCAR: 从ms中导入AgGaS2结构，选择CASTEP，file，save，并保存成原包。这样，得到一隐藏文件.cell, 将它用编辑器打开，从中的到vasp所需的POSCAR信息，修改得到POSCAR。AgGaS2 bulk1.000-2.2410
5.25802.2370
5.25902.2380
2Direct0.6
0.2474. . . . . . . . . . . .
2.POTCAR:用PBE-GGA的赝势，提取，Ag Ga O的赝势合并成一个赝势。（一般VASP有自带）
3.下面是INCAR
optimization of AgGaS2LPLANE=.TRUE.NPAR= 8
Elecronic minimisationISTART = 0LREAL = .FALSE.PREC
= LowEDIFF
= 1e-4EDIFFG
= -0.03IALGO
= 48NELMIN
= 0GGA = PBEISPIN = 1NBANDS = 120
OUTPUT CONTROLLCHARG
= .TRUE.LWAVE
= .TRUE.LVTOT
IONIC RELAXATIONNBLOCK
= -1DOS RELATED (disabled)ISMEAR = 0
(tetrahedron/gaussian/m-p)SIGMA = 0.054.再下面KPOINTSA
M4 4 40 0 0 至此，四文件已准备好，进行计算，mpiexec -np 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi & /dev/null & vasp.out &（运行命令）（问题：计算前对某些参数的测试，比如截断能，晶格参数等，标准时什么？vasp运行后，不知道结果是否满足要求呢？）
第二部：将构型优化后产生的CONTCAR文件拷贝为POSCAR文件 mpiexec -np 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi & /dev/null & vasp.out &（运行命令）
第三部：能带的计算.建立新的计算目录mkdir band
创建目录cd band
进入目录cp ../INCAR .
复制cp ../PO* .cp ../CHG* .对INCAR文件作如下修改：
ICHARG =11NBANDS=120
与上面构型优化时一致
建立新的KPOINTS
手动定义K点AgGaS251Rec（关键字要对齐第一行）
1.00000.4500
1.0000. . . . . .
K点坐标获得途径布里渊区各特殊点的坐标可利用CASTEP获得然后编辑vi
特殊点lin2
特殊点之间的取点数lin3
第一个K点的坐标lin4
第二个K点的坐标. . . . （同上..）. . . .保存运行 vasp_kpoints&inp就可以得到坐标手动复制到KPOINTS
运行VASPmpiexec -np 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi & /dev/null & vasp.out &（运行命令）在运行VaspbandDraw the band structure of VASPTwo files, EIGENVAL and OUTCAR are needed----------------------------------------------------------------Spin-polarized calculation(T/F)?
(是否自旋极化计算)fNumber of lines along the BZ:
(布里渊区特殊线数目)5K point sequence used to separate lines: (各线段始终点序号)1 11 21 31 41 51Set the Fermi level to zero(T/F)?
(是否费米设置为零点)t
可以得到相应的 band.dat
用origin绘图然后标注各个特殊点
Fermi energy=1.2182v
exp=2.76ev
(可能是参数设计太粗糙…) 不过放大还算清楚
..(用MS作图
K网格相同)
第四部:DOS的计算及其绘图
其POSCAR POTCAR KPOINTS可以相同于第一步优化 设置INCAR
optimization of AgGaS2NPAR= 8LPLANE = .TRUE.
Elecronic minimisationISTART = 3
(从WAVECAR读入波函数)
LREAL= .FALSE.PREC
= MediumEDIFF
= 1e-4EDIFFG
= -0.02IALGO
= 48NELMIN
= 1ISIF = 3ISPIN = 1ISMEAR = 0SIGMA = 0.1NBANDS=120LORBIT=11
(投影到 s.p.d)NEDOS=501
（DOS的点数）ICHARG=11
(从CHG读入电荷密度)EMIN=-20EMAX=20OUTPUT CONTROLLCHARG
= .TRUE.LWAVE
= .TRUE.LVTOT
IONIC RELAXATIONNBLOCK
= 0.05运行vasp
命令同上然后编写DOSF
（是否自旋极化计算 ）9
（轨道数）
（要计算的DOS）-1
（为负数时，表示所考察的为原子的DOS）1
（原子编号）-1
（为正正数时，表示为原子轨道的DOS）2
（下面都同上）-13111518
保存 运行vaspdos
(如果没有设定路径的话
。要自己指定路径) 可以得到fort.25 文件运行cdos98
不过需要加一条DOS数就可以得到 DOS1
. . . . . .用origin分别绘图…..
（可能是DOS编号出现错误了的原因
导致Ga(p)和S(p) 没有画出..）
第五部:光学性质的计算
（一）线性的计算1.也是进行构型优化(同能带计算时结构优化)..只是计算中INCAR文件需包含关键词：ISIF = 3所有计算均需采用PAW型赝势2.构型优化后将CONTCAR拷贝成POSCAR在INCAR里面NPAR=1 (计算光学性质时，必须按能带依次处理)LOPTICS = .TRUE. (计算光学性质)NSW=1IBRION= -1(无需进行构型优化)计算结束后 (正常), 会得到OPTIC（用于计算线性光学性质）和momentum_matrix
（用于计算NLO即非线性光学性质）
3.编辑OPTCRT文件
常用关键词及其含义ISYMM = 2OMMIN = 0OMMAX = 20NEDOS = 4000NBCON = 200LJDOS = .TRUE.LDOS = .TRUE.LKRAMERS
= .TURE.GAMMA = 0.002LSEARCH =.TRUE.
EMINSEARCH = 0EMAXSEARCH = 20SCISSOR=0.54.创建一个新目录，将OPTIC OPTCTR,KPOINTS,POSCAR 复制到其下命令 cp ../ OPTIC . OPTCTR,KPOINTS,POSCAR .
修改KPOINTS创建个临时目录复制vasp计算所需要的四个输入文件.运行单机版vasp。（由于56机子没有装单机版,所以这一步COPY到其他的机子上做的）单机运行命令~/bin/vasp.4.5-mk-sp-pgi&/dev/null&vasp.out&将其中的IBZKPT复制为KPOINTS
运行vasp命令：mpiexec Cnp 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi&/dev/null&vasp.out&正常运行将产生2个文件EPS----存放介电函数数据JDOS----存放JDOS数据在运行vasp_lo
用origin软件根据EPS数据绘图
在此基础上才可以得到其他线性光学性质：（1）折射率(refractive index)
（2）吸收系数（adsorption constant）
（3）能量损失系数(energy-loss coefficient) ：
（4）消光系数（extinction coefficient）
(5)双折射率曲线
(6)光导电变化曲线
(二)非线性光学性质
非线的运行需要以下三个文件KPOINTS、EIGENVAL和momentum_matrix三个文件，其中KPOINTS文件内容与计算线性光学性质相同.EIGENVAL文件为vasp计算输出文件
运行vasp_nlo，
需输入以下数据：momentum_matrix
存放跃迁矩阵元的文件名177.32
单胞体积2.76
实验带隙(若为0则无需对带隙进行校正)1
起始能带(一般均为1)38
为False时表示只计算静态倍频系数
2.运行后会得到静态倍频系数的计算结果.(此数据好像没有自己保存)
SHG (real part)=
1.60120 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-2.37106 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-2.72264 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
10.98424 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-0.00510 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-2.46438 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-2.46438 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
0.34388 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-1.40097 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-0.42303 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
10.98424 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-2.37106 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-0.00510 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-0.42303 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
1.21340 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-1.40097 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
-2.72264 and (imag part)
0.00000(pm/V)
SHG (real part)=
10.98424 and (imag part)
0.00000(pm/V)由上可得最大倍频系数为d（1.4）
动态倍频系数计算 运行vasp需要输入以下数据momentum_matrix
存放跃迁矩阵元的文件名42.34
单胞体积2.26
起始能带26
为True时表示要计算动态倍频系数10
考察动态倍频系数时的能量范围500
倍频系数分量d14
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VASP光学性质计算和杂化泛函计算
首先给出官网的论坛
http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp-forum/forum.php
1．计算光学性质(liliangfang) （由于本人非物理与材料出身，一些理论知识欠缺，有错误的地方还请大家批评指正）
可以计算光学性质的第一原理软件很多，比如CASTEP可以直接计算处理处一些光学性质，而vasp可以计算出的是介电函数矩阵，通过介电函数矩阵处理得到光学性质。
关于介电函数 ，一般的固体物理里面都有定义，如固体物理导论的14.1.1，其第15章是介绍光学性质的。附件1里面附上两片介绍光学性质的文献。
VASP4.6还没有光学模块，所以计算起来比较麻烦，后处理还需小程序。首选4.6需要用PGI（optics这个小程序是基于pgi的）编译，以为后面计算方便，然后还要编译optics这个小程序，是处理计算出来的文件OPTIC，这个文件时用来存放介电函数矩阵的，由于其不能直接打开处理，所以要借助optics。这个程序是Dr. Jürgen Furthmüller写的，可以在他的主页下载（这里找不到主页了，后面找到补上，程序见附件2），如果编译过程遇到问题，可以先在本论坛查找解决方法，也可以给Dr. Jürgen Furthmüller发信咨询（juergen.furthmueller@uni-jena.de）。
至于4.6计算光学性质的步骤，有虫友发过，见附件3VASP5.2已经有光学性质的模块了，计算后再OUTCAR的最近会得到介电函数矩阵，第一部分是介电函数的虚部，第二部分为介电函数实部。得到介电函数的虚部和实部之后，据可以依据公式的推导，得到如折射率与介电函数虚部，实部的关系：
其他一些关系性质与介电函数关系的公式在附件1里面有，如果需要详细推导过程，请查阅相关关系性质计算的文献。
下面以Si为例（个人经验，在这里是为引出更好的计算方法），简单说一下计算过程及参数设（ http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=2592318 ）。利用杂化泛函（在第2部分由WDD880227做介绍）。
http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=3753879
计算光学性质的过程中，准确计算能带尤为重要，其直接影响光学性质的计算准确度，附件4里面介绍DFT和HSE06计算出的能带及光学性质的比较。
关于计算结果的讨论，一般计算光学性质的文献都有，如附件5是讨论Si和Ge的。
以上是个人的计算的一下经验，贴出来和大家一起交流学习，有错误之处还请大家指教。另外个人有两个问题，这里提出来希望大家多多指教：
（1）& & & & 光学性质与能带的关系
（2）& & & & 光学性质与纳米晶粒尺寸的（定量）关系
2. 杂化泛函计算& & & & (WDD880227)
这里给出论坛里已有的讨论
http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=3387913&page=1
先给出两篇文献（见2楼）
(1)PHYSICAL REVIEW B 80, 09)
(2) PHYSICAL REVIEW B 80, 09)
(3) PHYSICAL REVIEW B 80, 09)
VASP :HSE Calculation
杂化泛函: 考虑the non-local Fock exchange energy
第一步是结构优化， 就是每个原子能量最低.
第二步是静态自洽计算得到电子波函数，& &这两部和LDA是一样的
第三步就是用上一步的电子波函数做混合泛函计算， 主要是第三步混合泛函第（这一步要把ISMEAR改成-5，ISMEAR改成-5电子占据数不会出现负值，对半导体不会出现能级展宽，师姐传授的经验）
第四步是计算能带。 杂化泛函的计算时候用的K点和第二步不一样 ，是用高对称点产生的K点（不用高对称K点也可以，但是计算得到的能带就是和gw一样，是布里渊区的K点 ） 首先把IBZKPT拷贝到KPOINTS里，然后加上高对称点的kpoints，但是高对称点后面要加一个权重因子0 （高对称点的权重因子为0的解释：高对称点就是单独一个点），cat IBZKPT kpoints > KPOINTS, 注意新得到的KPOINTS的K点总数的和是该KPOINTS第二行的数值 ，这样才能算能带，不过提取的时候用一个特殊的band——plot ，就是截取后面高对称点的值才能得到能带&&
&&KPOINTS一般用Monkhorst自动产生，尽量避开用G，六角的时候用G
最新的5.2.12 需要把ENCUTFOCK这个参数换成 PRECFOCK才能计算
杂化泛函是普通泛函所用时间的800-1000倍
杂化泛函参数设置：
LHFCALC = .TRUE.
HFSCREEN = 0.2&&(To conform with the HSE06 functional you need to select (HFSCREEN=0.2))
ALGO = Damped
TIME = 0.4
ENCUTFOCK = 0
AEXX =？（AEXX =&&(fraction of exact exchange)， Other sensible values are of course AEXX=1.0 (full Hartree-Fock type calculations)）
LHFCALC- specifies, whether Hartree-Fock type calculations are performed. At the moment, it is recommended to select an all bands simultaneous algorithm, i.e. ALGO=Damped (IALGO=53) or ALGO=All (IALGO=58) in the INCAR file.
In most cases, it is recommended to use the damped algorithm with suitably chosen timestep. The following setup for the electronic optimization works reliably in most cases:
LHFCALC = .TRUE. ; ALGO = D TIME = 0.4
If convergence is not obtained, it is recommended to reduce the timestep TIME.
HFSCREEN=&&determines the range separation parameter in range separated hybrid functionals. In combination with PBE potentials, attributing a value to HFSCREEN will switch from the PBE0 functional (in case LHFCALC=.TRUE.) to the closely related HSE03 or HSE06 functional .
The HSE03 and HSE06 functional replaces the slowly decaying long-ranged part of the Fock exchange, by the corresponding density functional counterpart. The resulting expression for the exchange-correlation energy is given by:
As can be seen above, the separation of the electron-electron interaction into a short- and long-ranged part, labeled SR and LR respectively, is realized only in the exchange interactions. Electronic correlation is represented by the corresponding part of the PBE density functional.
The decomposition of the Coulomb kernel is obtained using the following construction (μ=HFSCREEN):
, and & is the parameter that defines the range-separation, and is related to a characteristic distance, (2/μ), at which the short-range interactions become negligible.
Note: It has been shown that the optimum &, controlling the range separation is approximately 0.2-0.3 A . To conform with the HSE06 functional you need to select (HFSCREEN=0.2)&&
It is easily seen from
that the long-range term becomes zero for μ=0, and the short-range contribution then equals the full Coulomb operator, whereas for&&μ= ∞it is the other way around. Consequently, the two limiting cases of the HSE03/HSE06 functional are a true PBE0 functional for μ=0 , and a pure PBE calculation for μ= ∞.
Note: A comprehensive study of the performance of the HSE03/HSE06 functional compared to the PBE and PBE0 functionals can be found in Ref.&&
The flag ENCUTFOCK is no longer supported in vasp.5.2.4 and newer versions. Please use PRECFOCK instead，ENCUTFOCK=0对应于PRECFOCK=F, 个人经验ENCUTFOCK=0速度比PRECFOCK=F快将近3倍.
我最近主要是用杂化泛函做一步静态自洽计算，用的是普通的KPOINTS，没有用高对称的K点，杂化参数设置就同上面给出的一样。注意杂化泛函计算（不管是自洽计算还是结构优化）之前一定要有一步PBE的自洽计算。
:victory:杂化泛函计算的几篇参考文献~~~
北京学而思教育科技有限公司 地址：北京市海淀区北三环甲18号中鼎大厦A座1层102室 电话：010-[转载]VASP计算光学性质的一些说法
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查找了一下上相关的帖子，极少。问了一下code的原创者Dr. JuergenFurthmueller。想澄清一下关于VASP计算金属性质，比如电介质常数的一些错误认识。观点： VASP目前只能计算半导体和绝缘体的带间光学吸收，不考虑带内的跃迁，因此对金属的光学计算无能为力！把和Dr. Juergen Furthmueller的email通信分享如下。谢谢阅读，祝你今天好心情！from SiestaFonda& Dear Dr. Furthmueller:& & In order not to waste too much of your time, let me go straight& to my point on the calculation of optical propreties (i.e. dielectric constant) & using VASP. I wanna calculate the dependence of dielectric constant (real & and imaginary part) of metal silver on the frequency. But the calculated& results (in attachment) shows that it has only the inter-band contribution, & not the intra-band one. So my question is whether the optics.F code & includes the intra-band consideration? Or anywhere did I do wrong? Thanks!from Dr. Juergen Furthmueller:Dear Teng Yang,Sorry but this code supports the inter-band contributions only,no intra-band contributions. It was written for / dedicated toinsulators / semiconductors. So it even doesn't handle correctlythe band occupations (it implicitly assumes filled valence bandor em in a metal one had to consider thecorrect band occupations in the transition matrix elements aswell ...). Hence, it cannot be used for metals at all. It alsohandles by the way spin-polarized systems yet incorrect ... !Of course, one could take this code as basis for further developmentbut it requires to dig into the code, understanding how/where the bandoccupations FERWE are read from file OPTIC and then one had to addthem in an appropriate way at the right place (in principle the easypart)- and one had also to think about how to add the intra-band terms(the non-trivial part).. In principle VASP offers the possibility toselect different numbers of &conduction& and &valence& bands so thatfile OPTIC contains also the intra-band transition matrix elementsand inter-band transition matrix elements between partially filled(means at the same time partially empty) bands. But that would bea problem (a code extension) which you had to solve yourself ...A completely different alternative could be the new version VASP5(but even there at least the intra-band transitions are missing yetif I' they had to be added at the end in whatever way).Best regards,Juergen Furthmueller
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