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49003

新虫 (初入文坛)

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专业: 有机高分子功能材料

[求助] hse杂化泛函计算能带，导带和价带整体上移0.4eV是什么原因

我应用的是标准化晶胞结构，a = b = 20.3Å，操作步骤为：
1.结构优化，INCAR文件如下：
#### initial I/O ####
ISTART = 1
ICHARG = 1
LWAVE = .FALSE.
LCHARG = .TRUE.
LVTOT = .FALSE.
LVHAR = .FALSE.
LELF = .FALSE.
# LORBIT = 11
# NEDOS = 2000

#### Ele Relax ####
ENCUT = 500 # 截断能，越高表示精度越高，默认400eV
ISMEAR = 0 # 和SIFGMA一起决定在做布里渊区积分时，如何计算分布函数。绝缘体0-0.05，金属1/2-0.2，态密度-5，SIGMA不设置
SIGMA = 0.05

EDIFF = 1E-5  # 控制自洽优化收敛的能量标准，即前后两次能量差小于这个值则收敛完成。默认1E-4
NELMIN = 5 #电子自洽的最小步数，默认为2
NELM = 300 #电子自洽的最大步数，默认60
GGA = PE #交换关联势的类型，VASP会根据POTCAR自动确定(我们用的赝势库所对应的为PE)，也可不用设置
LREAL = .FALSE.# 表面计算用Auto。决定投影算符在实空间还是倒空间计算，高精度计算用FALSE，在超过20个原子的系统中可以设置成Auto。
ISYM = 0 # 确定是否打开对称性，1、2、3为打开对称性，-1、0关闭对称性。
PREC = Normal # 控制计算精度的参数，会影响多个参数比如ENCUT。一般默认为Normal，高精度的计算比如声子计算时需要设置成Accurate。
IVDW = 10 # DFT-D2矫正范德华力。11为D3矫正。
# LDIPOL = .TRUE.# 两个控制表面偶极校正，对于上下表面不对称，会引入偶极，但是SCF收敛变慢
# IDIPOL = 3

#### Geo opt ####
EDIFFG = -0.001 # 设定结构优化的精度，正值表示能量，负值表示力，建议设置为负值（特别是声子计算时需要设置更小的值）
IBRION = 2 # 决定粒子如何运动。-1表示离子不动；0表示第一性原理分子动力学模拟；1表示准牛顿法进行结构优化；2表示共轭梯度法进行结构优化
POTIM = 0.2 # IBRION=0时，为时间步长，单位为fs；在结构优化计算时(1\2\3)，为力的缩放因子，默认为0.5
NSW = 300 # 离子运动的最大步数，在做结构优化和分子动力学模拟中设置。默认值为0，即离子不动。
ISIF = 2 # 0-不计算应力张量；1-结构优化时只计算总的应力，只优化离子位置。2~7计算应力张量。2只让离子位置做优化，晶胞矢量不做优化；3：同时优化离子位置、原胞形状和体积
ALGO=VeryFast #电子最优化的算法。

#### Mag ####
# ISPIN = 2 # 电子自旋极化的开关。默认为1，非磁性计算，自旋非极化体系；2.自旋极化体系。简单磁性体系直接设置成2，magmom不必设置。
2.vaspkit302功能生成KPATH.in，这一步本来应该生成PRIMCELL，但是我选了302功能之后没有生成PRIMCELL文件，我就继续用上一步结构优化生成的CONTCAR文件了。
3.vaspkit251，2，0.05，0.05功能生成KPOINTS文件。我的KPOINTS文件是：
0.050 1 1 1 1  0.050 15 3 5 5 5          # Parameters to Generate KPOINTS (Do NOT Edit This Line)
16
Reciprocal lattice
0.00000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    1
0.00000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    0
0.12500000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    0
0.25000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    0
0.37500000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    0
0.50000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    0
0.50000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    0
0.45833333332500 0.08333333332500 0.00000000000000    0
0.41666666665000 0.16666666665000 0.00000000000000    0
0.37499999997500 0.24999999997500 0.00000000000000    0
0.33333333330000 0.33333333330000 0.00000000000000    0
0.33333333330000 0.33333333330000 0.00000000000000    0
0.24999999997500 0.24999999997500 0.00000000000000    0
0.16666666665000 0.16666666665000 0.00000000000000    0
0.08333333332500 0.08333333332500 0.00000000000000    0
0.00000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000    0
4.vaspkit生成HSE06自洽计算的INCAR：
Global Parameters
NCORE=4
ISTART =  1          (Read existing wavefunction, if there)
ISPIN  =  1          (Non-Spin polarised DFT)
#ICHARG =  11       (Non-self-consistent: GGA/LDA band structures)
LREAL  = .FALSE.    (Projection operators: automatic)
ENCUT  =  600       (Cut-off energy for plane wave basis set, in eV)
# PREC =  Accurate (Precision level: Normal or Accurate, set Accurate when perform structure lattice relaxation calculation)
LWAVE  = .TRUE.       (Write WAVECAR or not)
LCHARG = .TRUE.       (Write CHGCAR or not)
ADDGRID= .TRUE.       (Increase grid, helps GGA convergence)
# LVTOT  = .TRUE.    (Write total electrostatic potential into LOCPOT or not)
# LVHAR  = .TRUE.    (Write ionic + Hartree electrostatic potential into LOCPOT or not)
# NELECT =          (No. of electrons: charged cells, be careful)
# LPLANE = .TRUE.    (Real space distribution, supercells)
# NWRITE = 2          (Medium-level output)
# KPAR = 2          (Divides k-grid into separate groups)
# NGXF = 300       (FFT grid mesh density for nice charge/potential plots)
# NGYF = 300       (FFT grid mesh density for nice charge/potential plots)
# NGZF = 300       (FFT grid mesh density for nice charge/potential plots)

Static Calculation
ISMEAR =  0          (gaussian smearing method)
SIGMA  =  0.05       (please check the width of the smearing)
LORBIT =  11          (PAW radii for projected DOS)
NEDOS  =  2001       (DOSCAR points)
NELM =  60          (Max electronic SCF steps)
EDIFF  =  1E-08       (SCF energy convergence, in eV)

HSE06 Calculation
LHFCALC= .TRUE.    (Activate HF)
AEXX =  0.25       (25% HF exact exchange, adjusted this value to reproduce experimental band gap)
HFSCREEN= 0.2       (Switch to screened exchange, e.g. HSE06)
ALGO =  ALL       (Electronic Minimisation Algorithm, ALGO=58)
TIME =  0.4       (Timestep for IALGO5X)
PRECFOCK= N          (HF FFT grid)
# NKRED = 2       (Reduce k-grid-even only, see also NKREDX, NKREDY and NKREDZ)
# HFLMAX = 4       (HF cut-off: 4d, 6f)
# LDIAG = .TRUE. (Diagnolise Eigenvalues)
5.vaspkit252功能生成band能带图，这是我的生成结果：
+-------------------------- Summary ----------------------------+
      Band Character: Direct
         Band Gap (eV): 2.5392
  Eigenvalue of VBM (eV): -5.4925
  Eigenvalue of CBM (eV): -2.9533
   HOMO & LUMO Bands:       99    100
      Location of VBM:  0.000000  0.000000  0.000000
      Location of CBM:  0.000000  0.000000  0.000000
官方的生成结果是：
Band Gap: 2.5381 eV  (HSE06)
HOMO: -5.8981 eV  (Ured = 1.88 V )
LUMO: -3.36 eV (Uox := 0.66 V)

我的结果和他的结果导带和价带的位置整体上移了0.4eV，求教这是什么原因？

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1楼2025-12-04 14:30:07

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