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zhangfan2192

金虫 (著名写手)

[交流] 【讨论】vasp 单点能计算收敛

用vasp计算单点能时,遇到不收敛的情况时,大家都是这么解决的 ?欢迎大家讨论。


我看到网上说可以调整INCAR 里面的tag 大家都是这么调的啊 。

[ Last edited by zhangfan2192 on 2009-7-11 at 10:50 ]
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六198

金虫 (正式写手)

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VASP能够进行哪些过程的计算?怎样设置?
我们平时最常用的研究方法是做单点能计算,结构优化、从头计算的分子动力学和电子结构相关性质的计算。
一般我们的研究可以按照这样的过程来进行
如果要研究一个体系的最优化构型问题可以首先进行结构弛豫优化,然后对优化后的结构进行性质计算或者单点能计算。
如果要研究一个体系的热力学变化过程可以首先进行分子动力学过程模拟,然后在某个温度或压强下进行性质计算或者单点能计算。
如果要研究一个体系的热力学结构变化可以首先在初始温度下进行NVT计算,然后进行分子动力学退火,然后在结束温度下进行性质计算研究。

什么是单点能计算(single point energy)?如何计算?
跟其它软件类似,VASP具有单点能计算的功能。也就是说,对一个给定的固定不变的结构(包括原子、分子、表面或体材料)能够计算其总能,即静态计算功能。
单点能计算需要的参数最少,最多只要在KPOINTS文件中设置一下合适的K点或者在INCAR文件中给定一个截断能ENCUT就可以了。还有一个参数就是电子步的收敛标准的设置EDIFF,默认值为EDIFF=1E-4,一般不需要修改这个值。
具体来说要计算单点能,只要在INCAR中设置IBRION=-1也就是让离子不移动就可以了。

什么是结构优化(structure optimization)?如何计算?
结构优化又叫结构弛豫(structure relax),是指通过对体系的坐标进行调整,使得其能量或内力达到最小的过程,与动力学退火不同,它是一种在0K下用原子间静力进行优化的方法。可以认为结构优化后的结构是相对稳定的基态结构,能够在实验之中获得的几率要大些(当然这只是理论计算的结果,必须由实验来验证)。
一般要做弛豫计算,需要设置弛豫收敛标准,也就是告诉系统收敛达成的判据(convergence break condition),当系统检测到能量变化减小到一个确定值时例如EDIFFG=1E-3时视为收敛中断计算,移动离子位置尝试进行下一步计算。EDIFFG这个值可以为负,例如EDIFFG=-0.02,这时的收敛标准是当系统发现所有离子间作用力都小于给定的数值,如0.02eV/A时视为收敛而中断。
弛豫计算主要有两种方式:准牛顿方法(quasi-Newton RMM-DIIS)和共轭梯度法(CG)两种。准牛顿方法计算速度较快,适合于初始结构与平衡结构(势能面上全局最小值)比较接近的情况,而CG方法慢一些,找到全局最小的可能性也要大一些。选择方法为IBRION=1时为准牛顿方法而IBRION=2时为CG方法。
具体来说要做弛豫计算,设置IBRION=1或者2就可以了,其它参数根据需要来设置。NSW是进行弛豫的最大步数,例如设置NSW=100,当计算在100步之内达到收敛时计算自动中断,而100步内没有达到收敛的话系统将在第100步后强制中止(平常计算步数不会超过100步,超过100步可能是计算的体系出了问题)。参数通常可以从文献中发现,例如收敛标准EDIFFG等。
有的时候我们需要一些带限制条件的弛豫计算,例如冻结部分原子、限制自旋的计算等等。冻结部分原子可以在POSCAR文件中设置selective dynamic来实现。自旋多重度限制可以在INCAR中以NUPDOWN选项来设置。另外ISIF选项可以控制弛豫时的晶胞变化情况,例如晶胞的形状和体积等。
费米面附近能级电子分布的smearing是一种促进收敛的有效方法,可能产生物理意义不明确的分数占据态情况,不过问题不大。在INCAR文件中以ISMEAR来设置。一般来说K点只有一两个的时候采用ISMEAR=0,金属体材料用ISMEAR=1或2,半导体材料用ISMEAR=-5等等。不过有时电子步收敛速度依然很慢,还需要设置一些算法控制选项,例如设置ALGO=Very_Fast,减小真空层厚度,减少K点数目等。
弛豫是一种非常有效的分析计算手段,虽然是静力学计算但是往往获得一些动力学得不到的结果。

[ Last edited by 六198 on 2009-7-15 at 09:40 ]
穷理求真真贯纵横皆入咏致知格物物含妙理总堪寻
10楼2009-07-15 09:26:55
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hakuna

木虫 (知名作家)


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首先,你得告诉大家你的INCAR,让别人猜不是解决问题的办法。
其次,虽然是单点不收敛,还是建议检查一下初始结构是否合理。
5楼2009-07-14 17:04:59
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bluce

木虫 (正式写手)

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wuchenwf(金币+1,VIP+0):谢谢回帖交流 7-16 22:51
要看你算得什么体系了。
天性驽钝,唯勤学以补之。出生寒门,校非名校,师非名门,一切靠自己打拼。
2楼2009-07-11 05:17:48
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六198

金虫 (正式写手)


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问题不清
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3楼2009-07-11 08:33:07
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zhangfan2192

金虫 (著名写手)

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fegg7502(金币+2,VIP+0):thank you very much! 7-13 03:47
引用回帖:
Originally posted by 六198 at 2009-7-11 08:33:

问题不清

体系也不是很复杂,就是Cr的表面加Hg原子。算单点能的时候就是不收敛,不知道调INCAR 里面的哪些参数可以增加收敛。谢谢
相逢是缘!
4楼2009-07-11 10:48:50
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zhangfan2192

金虫 (著名写手)

INCAR 如下  
SYSTEM = Cu-222
  Startparameter for this Run:
   NWRITE =     2     verbosity write-flag
   LPETIM=      F     write-flag & timer #
   ISTART =     0     0-new 1-cont 2-samecut job
   ISPIN  =     2     1-no, 2-yes
   INIWAV =     1     0-jellium WF; 1-random numbers (recomm.)

  Electronic Relaxation
!   ENCUT  =   338.00   #Ecut (eV)
   PREC   =    Medium  *  #precission: #Low/Medium/High
   NELM   =    100      max. # of electronic SC steps
   NELMDL  =    -12     # of non-consistent steps at the beggining:>0 or <0
   EDIFF  = 1.0e-4    stopping-criterion for electronic upd.
   VOSKOWN = 1
   ISMEAR = -5
   SIGMA = 0.1
    AMIX = 0.2
    BMIX = 0.0001
    NBANDS = 249

  Ionic relaxation
   EDIFFG =  1.0e-3    stopping-conditions for ionic relax.loop (EDIFF*10)
   NSW    =    1      *  # of steps for ionic update (def:0)
   IBRION =    2   *  ionic relax: -1:no move; 0-MD;1-Newton;2-CG;3-damped;4-?
   ISIF   =    2   *  calc.stress:0-no;1-tr;2-7 yes; 3-change vol.4-change shape
   ISYM   =    0      symmetry:0-OFF, 1-ON,2-ON+memory conserving for CD

   POTIM  =   0.3     if IBRION=1,2,3:scaling constant forces;IBRION=0,time st.


   LPLANE = .TRUE.
   NPAR = 8
   IALGO  =   48    * algorithm: use only 8 (CG) or 48 (RMM-DIIS)
   LDIAG  = .TRUE.    sub-space diagonalisation
   GGA    =   91    * xc-type: PB, PW (86), LM, 91 (Perdew-Wang 91)

   LWAVE  =  .F.     * write WAVECAR
   LCHARG =  .T.    * write CHGCAR and CHG
   LVTOT  =  .F.      * write the local potential LOCPOT
   LELF   = .F.   create ELFCAR file
   LORBIT =   .F.      create PROOUT
   LREAL = Auto
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6楼2009-07-14 20:43:59
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nkleof

银虫 (正式写手)

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wuchenwf(金币+2,VIP+0):谢谢回帖交流 7-16 22:51
引用回帖:
Originally posted by zhangfan2192 at 2009-7-14 20:43:
INCAR 如下  
SYSTEM = Cu-222
  Startparameter for this Run:
   NWRITE =     2     verbosity write-flag
   LPETIM=      F     write-flag & timer #
   ISTART =     0     0-new 1-cont 2-samec ...

你的INCAR设置很复杂啊,所有参数确认都经过调试是合适的?NSW为什么设置为1?这样的话既要做离子弛豫,又限制离子运动步数这么小,结构优化很奇怪啊。确认在OUTCAR里面Iteration还在继续进行吗?另外建议如果不是特殊必要的话,很多tag可以删掉,用默认的。
7楼2009-07-14 22:13:17
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zhangfan2192

金虫 (著名写手)

引用回帖:
Originally posted by nkleof at 2009-7-14 22:13:

你的INCAR设置很复杂啊,所有参数确认都经过调试是合适的?NSW为什么设置为1?这样的话既要做离子弛豫,又限制离子运动步数这么小,结构优化很奇怪啊。确认在OUTCAR里面Iteration还在继续进行吗?另外建议如果不 ...

我要算的是单点能
所以NSW 设为1
至于其他参数 是因为默认的不管用 我加上去的 但是还是不收敛
是在不行的话 我只有去改初始构型了。
相逢是缘!
8楼2009-07-14 23:40:54
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nkleof

银虫 (正式写手)


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引用回帖:
Originally posted by zhangfan2192 at 2009-7-14 23:40:

我要算的是单点能
所以NSW 设为1
至于其他参数 是因为默认的不管用 我加上去的 但是还是不收敛
是在不行的话 我只有去改初始构型了。

不太明白你做的计算性质,我的理解是,在vasp里做静态计算需要的设置非常少,而且通常应该是设置NSW=0,IBRION=-1,同时ISIF等设置都是不需要的。
9楼2009-07-15 07:19:15
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