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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » Vasp&MedeA » 【原创】晶格优化中ISIF取值的探究（六方MgO为例）
汕头大学海洋科学接受调剂
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奥古拉斯

无虫 (小有名气)

[交流] 【原创】晶格优化中ISIF取值的探究（六方MgO为例） 已有6人参与

一、目的：搞清楚用vasp进行晶格优化中ISIF值的重要性
二、方法：采用分步优化和一次性优化两种方法探究
三、重点参数说明：
       ISIF：2－>relax ions?/Y; || change cell shape?/N; || change cell volume?/N
                 3－>relax ions?/Y; || change cell shape?/Y; || change cell volume?/Y
                 4－>relax ions?/Y; || change cell shape?/Y; || change cell volume?/N
                 5－>relax ions?/N; || change cell shape?/Y; || change cell volume?/N
                 6－>relax ions?/N; || change cell shape?/Y; || change cell volume?/Y
                 7－>relax ions?/N; || change cell shape?/N; || change cell volume?/Y
     POSCAR：
a
0.0              -1.0     0.0
0.8660254037844   0.5     0.0
0.0               0.0    1.6230529595
2
Direct
0.6666666666666667    0.3333333333333333 0.750
0.3333333333333333    0.6666666666666667 0.250

四、实验步骤：
A、采用分步优化法：
      算法原理：
      a.先进行一次驰豫优化计算
      b.将CONTCAR拷贝成POSCAR
      c.再进行一次静态计算，求出总能和体积，拟合状态方程，得出晶格常 数

     I、取ISIF=2时：（＃上下对应。上行为系列缩放系数；下行为相应的总能；所取CONTAR＆volume为缩放系数取3.71时的结构情况）
  2.91              3.01               3.11              3.21              3.31              3.41              3.51              3.61 3.71   -0.09768706 -2.60381322  -2.62609278 -2.62612787 -2.62612791 -2.60064488  -2.59725747 -2.59725252 -2.597253
volume of cell :       71.78
CONTCAR：
3.710000000000000
     0.0000000000000000   -1.0000000000000000    0.0000000000000000
     0.8660254037844000    0.5000000000000000    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    0.0000000000000000    1.6230529595000000
                              
    II、取ISIF＝3时：
2.91              3.01               3.11              3.21              3.31              3.41              3.51              3.61 3.71
-1.47880875 -3.56749270  -3.57829654 -3.57830700 -3.57830701 -3.55534231 -3.55344206 -3.55344601 -3.553446
volume of cell :       43.12
CONTCAR：
3.710000000000000
     0.0000000000000000   -0.8480309609621116    0.0000000000000000
     0.7344163553888973    0.4240154804810558    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    0.0000000000000000    1.3556928126902820
                                       
    III、取ISIF＝4时：
2.91              3.01               3.11              3.21              3.31              3.41              3.51              3.61 3.71
-0.24918897 -2.60258815 -2.63108804 -2.63118786 -2.63118806 -2.60762910 -2.60458644 -2.60459724 -2.604597
volume of cell :       71.78        
CONTCAR：
3.710000000000000
     0.0000000000000001   -1.0553127846071310    0.0000000000000000
     0.9139276804085778    0.5276563923035652    0.0000000000000000
     0.0000000000000001    0.0000000000000000    1.4573715661012910

  IV、取ISIF＝5时：
2.91              3.01               3.11              3.21              3.31              3.41              3.51              3.61 3.71
-0.24918897 -2.60258815 -2.63108804 -2.63118786 -2.63118806 -2.60762910 -2.60458644 -2.60459724 -2.604597
volume of cell :       71.78
CONTCAR：
3.710000000000000
     0.0000000000000001   -1.0553127846071310    0.0000000000000000
     0.9139276804085778    0.5276563923035652    0.0000000000000000
     0.0000000000000001    0.0000000000000000    1.4573715661012910

V、取ISIF＝6时：
2.91              3.01               3.11              3.21              3.31              3.41              3.51              3.61 3.71
-1.47880875 -3.56749270 -3.57829654 -3.57830700 -3.57830701 -3.55534231 -3.55344206 -3.55344601 -3.553446
volume of cell :       43.12
CONTCAR:
3.710000000000000
     0.0000000000000000   -0.8480309609621116    0.0000000000000000
     0.7344163553888973    0.4240154804810558    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    0.0000000000000000    1.3556928126902820

VI、取ISIF＝7时：
2.91              3.01               3.11              3.21              3.31              3.41              3.51              3.61 3.71
-1.28296288 -3.56234825 -3.57418319 -3.57419641 -3.57419642 -3.55112710 -3.54922372 -3.54922856 -3.549229
volume of cell :       43.07
CONTCAR：
3.710000000000000
     0.0000000000000000   -0.8434465875014347    0.0000000000000000
     0.7304461715115043    0.4217232937507173    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    0.0000000000000000    1.3689584800243790
B：采用一次优化法：
与上面方法不同的是INCAR中取ISIF＝3，取定的实验缩放系数a＝3.21，计算的精度选得更高，且仅做一次优化。
结果为：
TOTEN  =        -3.549568 eV
volume of cell :       43.12
CONTCAR：
Mg-hex                                 
    3.210000000000000   
     0.0000000000000000   -0.9801232359458133    0.0000000000000000
     0.8488116211684474    0.4900616179729067    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    0.0000000000000000    1.5669819270266370
   2
Direct
  0.6666666666666643  0.3333333333333357  0.7500000000000000
  0.3333333333333357  0.6666666666666643  0.2500000000000000

结论：
1、特殊位置的粒子随晶格形状的改变而变化，不论允许驰豫与否。
2、不同ISIF的取值对晶格优化影响不大，本例中缩放系数均在3.21~3.31之范围内
3、采用分步优化法得出的优化晶格比较可靠
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1楼 2010-06-07 17:14:58
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xirainbow

木虫 (正式写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
xiaohunhun(金币+1):谢谢 2010-06-08 23:39:11
做的非常好；）
谢谢；）

有个小问题：）
    “II、取ISIF＝3”，和“B：采用一次优化法”
都是ISIF=3.这两个有什么区别呢？
还有，为什么有的volume of cell 是七十多，有的四十多呢？
谢谢；）
赞一下(2人) 回复此楼
2楼2010-06-08 14:47:21
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奥古拉斯

无虫 (小有名气)
★ ★
xiaohunhun(金币+2):谢谢 2010-06-08 23:39:26
引用回帖:
Originally posted by xirainbow at 2010-06-08 14:47:21:
做的非常好；）
谢谢；）

有个小问题：）
    “II、取ISIF＝3”，和“B：采用一次优化法”
都是ISIF=3.这两个有什么区别呢？
还有，为什么有的volume of cell 是七十多，有的四十多呢？
谢谢；）

谢谢鼓励

1. Q:  “II、取ISIF＝3”，和“B：采用一次优化法”
        都是ISIF=3.这两个有什么区别呢？
    A:“II、取ISIF＝3”，这样取定ISIF后，会对所有的缩放系数试探值下的结构全优化，也就是在每次优化过程中离子可以驰豫，晶格形状允许改变。这样就得到了一系列的V～E数对，然后进行状态方程的拟合，从而得到最稳定的结构情况；而“B：采用一次优化法”，仅仅是取定了实验上得到的缩放系数，在这个基础上进行结构的全优化，而且仅作这一次运算，所得到的稳定结构情况在输出文件CONTCAR中。
2.Q:，为什么有的volume of cell 是七十多，有的四十多呢?
   A:看I和II这两种情况，I是ISIF＝2，II是ISIF＝3，然后你看再前面的ISIF参数说明，就会知道ISIF＝2在优化过程中要保持c/a，以及volume不变，而ISIF＝3则相反；同时我已经说明了我列出的volume of cell都是在缩放系数为3.71时的情况。据此可以这样看，ISIF＝2求出的结构是ISIF＝3的初始结构，经过可变晶格的优化计算，当然会得到与初始结构完全不同的结构。
呵呵，希望我解释清楚了
  
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3楼2010-06-08 17:16:19
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xirainbow

木虫 (正式写手)
★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
xiaohunhun(金币+2):谢谢 2010-06-08 23:39:36
非常非常感谢您给出如此详细的说明；）

但是对于第一个小问题，我依然有些疑问：）
既然ISIF都是=3，那么vasp将对所有的原子位置和晶包参数进行优化。
那么A和B中的ISIF=3的时，在相同的输入结构的前提下，他们的计算过程和结果有差别么？

另：2.91              3.01               3.11              3.21              3.31              3.41              3.51              3.61 3.71
以上的这几个参数，是您人工指定的，还是vasp在优化时，自己产生的中间结构？
如果是vasp自己产生的，您如何保证A中的ISIF=不同数值的时候，都取这几个参数？
再：将V～E进行状态方程的拟合。vasp有提供这个功能么？还请指教；）

[ Last edited by xirainbow on 2010-6-8 at 20:36 ]
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4楼2010-06-08 20:27:41
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奥古拉斯

无虫 (小有名气)
★ ★ ★
xiaohunhun(金币+3):谢谢 2010-06-08 23:38:41
引用回帖:
Originally posted by xirainbow at 2010-06-08 20:27:41:
非常非常感谢您给出如此详细的说明；）

但是对于第一个小问题，我依然有些疑问：）
既然ISIF都是=3，那么vasp将对所有的原子位置和晶包参数进行优化。
那么A和B中的ISIF=3的时，在相同的输入结构的前提下，他 ...

呵呵，你的问题提的很好！

限于时间，我写的简略些，呵呵
1. 从过程上看更清楚：在驰豫阶段，A和B只有精度上的差别，接下来，A还进行了静态计算，而B则没有
2.这几个值是在实验值基础上左右等间隔人为取定的
3.拟合已经有现成程序，不是vasp自己的，你搜搜'状态方程的拟合'就有相关结果
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5楼2010-06-08 21:48:24
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xirainbow

木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
大概清楚了；）
非常感谢；）


我只知道pwscf可以做物态方程拟合
但也仅限于集中特殊的晶包(比如立方，六方)
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6楼2010-06-09 09:28:15
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zhoudq

新虫 (初入文坛)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
引用回帖:
Originally posted by 奥古拉斯 at 2010-06-07 17:14:58:
一、目的：搞清楚用vasp进行晶格优化中ISIF值的重要性
二、方法：采用分步优化和一次性优化两种方法探究
三、重点参数说明：
       ISIF：2－>relax ions?/Y; || change cell shape?/N; || change cell vo ...

当ISIF=4时其他参数都不做任何修改就能获得收敛吗？为什么我计算时当ISIF=4时能量就只能达到1E+2量级呢？
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7楼2010-06-09 10:20:46
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awmc2008

至尊木虫 (文坛精英)

学习者
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
谢谢各位高手
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xuexizhe
8楼2010-06-09 16:33:53
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ufo991

铁虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
楼主为何比较缩放系数为3.71时候的各参量呢，为么不比较能量最低时候的呢？而一次性优化ISIF=3用的是实验值，这样有可比性吗？结论是咋得出来的呢，没看明白。
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9楼2011-07-19 09:56:04
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sungjen

银虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
你这个只是在探究对晶格常数的影响，还有就是你一次性优化的晶格常数怎么只有3.21  和3.71差别这么大
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希望有一天成为大神
10楼2013-12-04 11:23:17
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