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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 » 表面体系的结构优化
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葵cc_

木虫 (小有名气)

[求助] 表面体系的结构优化已有3人参与

各位前辈，本人刚接触VASP，现在想用它来计算表面体系，ENCUT、K-mesh、SIGMA都优化好了，接下来想进行结构优化。
       看了侯老师的教程，关于表面体系的结构优化这一块，候老师写到“在对表面体系的结构进行优化时，主要是对原子的位置进行优化，而不再对原胞（Slab模型得到的）大小进行优化，一般采用的是Selective Dynamics（也就是有选择性的位置弛豫）。”
       我计算的体系是2x2x3的超胞，对照侯老师的教程进行了Selective Dynamics，计算结果出现ZBRENT: fatal error in bracketing please rerun with smaller EDIFF, or copy CONTCAR to POSCAR and continue，重新设置之后也没有什么效果。
       问题：
（1）表面体系的结构优化具体是怎么做的？有经验的前辈能分享一下你们的例子吗？包括具体的步骤和设置，不胜感激~~~~
（2）不需要优化晶格常数，而需要优化原子位置又是为什么？
（3）像以上的Selective Dynamics有选择性的位置弛豫，又是怎么判断该体系的原子已经弛豫到了最佳位置。

谢谢~~~
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1楼2014-04-04 17:46:46
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jpchou

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
葵cc_: 金币+5, ★有帮助 2014-04-25 10:32:06
fzx2008: 金币+5, 谢谢指导！辛苦了 2014-04-28 19:22:39
我想~應該是對於 POSCAR 內容無法與所學的固態物理無法對應
才造成迷惑

POSCAR內主要分成三個部份
第二行可以當成是 lattice constant --> A
第三~五行是 lattice vector -->  VA
"Direct" 這個關鍵字以下所有內容都是 atomic position --> p
無論分子(molecule, cluster) or 表面(surface) or 塊材(bulk)系統 ~ 皆是由這三個參數所組成
所以每顆原子在 cartesian coordinate 座標可簡單寫成  A*VA*p
以上，都與固態所學是相對應的

你所謂的 "对原胞大小进行优化"
計算中主要控制參數就是INCAR內中的 ISIF=3
而 "在对表面体系的结构进行优化时，主要是对原子的位置进行优化"
對應的就是計算中 INCAR 內的參數 ISIF=2
請仔細讀 ISIF 參數說明 http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/guide/node112.html

簡單說
ISIF 就是控制計算過程中 VA & p 是否允許變化(或是說，是否固定)
所謂的結構優化就是優化這兩個參數
ISIF=3 是 VA & p 都允許優化
而 ISIF=2 是 VA 固定， p 允許優化

塊材系統使用 ISIF=3 我想你應該是可以理解
但~ 可不可以用 ISIF=2 呢?
答案是可以的，這個我也猜想你應該是知道的，所以就不詳述

表面系統 (由原子與真空組成，真空層大多數會使用約 10 A)
一般~ 學習過程都會教你對於真空系統，就是用 ISIF=2
也就是只有 p 允許優化
但~ 可不可以跟塊材一樣，使用 ISIF=3 去優化呢?
計算上~當然是可以的
如果你計算資源夠多，時間上也很空閒的話，你可以試試看用 ISIF=3 去優化真空層約 10A 的表面結構
你就會發現
你的真空層會一直被吃掉
原本 10A 的真空，一直算一直算，可能會變成 7~8 A
你再把 7~8 A 的 CONTCAR 拿?砝^續算下去~
VASP 還是會乖乖的一直算一直算~然後可能真空變成 5 A
若是在努力的算下去，最後表面系統可能就會變回成塊材
理由很簡單
這是因為 VASP 計算中，結構是週期性的呈現
建構 10 A 真空的表面系統
對表面系統而言 其頭上與腳下距離 10A 的地方都有一個長的跟它一樣的表面存在著
週期表內所有元素都是傾向變成塊材 (塊材一定比表面穩定)
所以這樣的計算最後一定回到塊材態
這就是為什麼  "在对表面体系的结构进行优化时，主要是对原子的位置进行优化" 其中一個原因
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4楼2014-04-25 02:26:28
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mywai520

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

1.做表面先优化原包，在原包的基础上做出表面，固定底层原子，优化表面原子

2.表面没有办法去优化相应的晶格常数了，也没有意义。
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3楼2014-04-24 23:59:39
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普通回帖

sungjen

银虫 (著名写手)
同样迷或中，本人看了一些资料，都会有些不一样，有的也看不懂是为什么。目前也正在计算表面，愿意交流。
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希望有一天成为大神
2楼2014-04-24 17:04:03
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sungjen

银虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
3楼: Originally posted by mywai520 at 2014-04-24 23:59:39
1.做表面先优化原包，在原包的基础上做出表面，固定底层原子，优化表面原子

2.表面没有办法去优化相应的晶格常数了，也没有意义。

我最近遇到一个问题，在优化完的晶胞基础上，切出来的和未优化的切出来的不一样  不知道该怎么处理。看了你这个回复,难道是要优化primitive cell 然后在此基础上建造？那么这个晶格常数是再需要单独优化得到吗？如果这样的话，晶格常数在后面哪一步会用得到呢？另外还有那几个encut sigma kpoints是在晶胞还是原胞基础上测试得到呢？
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希望有一天成为大神
5楼2014-04-25 09:26:52
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mywai520

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by sungjen at 2014-04-25 09:26:52
我最近遇到一个问题，在优化完的晶胞基础上，切出来的和未优化的切出来的不一样  不知道该怎么处理。看了你这个回复,难道是要优化primitive cell 然后在此基础上建造？那么这个晶格常数是再需要单独优化得到吗？如 ...

你肯定要先优化单胞，优化好了就有了晶格常数，在这个基础切出来。这你已经用了晶格常数了。切出来是二维面了，这个时候的K点就是KK1形式。K点你可以自己测试一下，其余的参数和单胞计算一致就行。
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6楼2014-04-25 09:33:22
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sungjen

银虫 (著名写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by mywai520 at 2014-04-25 09:33:22
你肯定要先优化单胞，优化好了就有了晶格常数，在这个基础切出来。这你已经用了晶格常数了。切出来是二维面了，这个时候的K点就是KK1形式。K点你可以自己测试一下，其余的参数和单胞计算一致就行。...

额，多谢。我遇到一个奇怪问题是我用优化好的切出来的面和未优化切出来的不一样 ，面心立方的金属，只是改变晶格常数。为什么切出来都不一样呢 ？我在 文献上看到的别人晶格常数跟我一样，不知道slab模型是怎么建造的 ，我用为优化的原胞或者单胞都可以切出来文献的slab模型 。真不知道该怎么办  ？应该是在原胞上切还是单胞（也就是晶胞）上切呢
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希望有一天成为大神
7楼2014-04-25 09:44:04
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mywai520

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by sungjen at 2014-04-25 09:44:04
额，多谢。我遇到一个奇怪问题是我用优化好的切出来的面和未优化切出来的不一样 ，面心立方的金属，只是改变晶格常数。为什么切出来都不一样呢 ？我在 文献上看到的别人晶格常数跟我一样，不知道slab模型是怎么建造 ...

单胞，超包都可以。看你自己想怎样。结果都是一样，单胞切了想做大就再超包，做了超包再切免去后面做超包。我看来没区别。
至于你为什么切出来不对，说实在的这不太可能。你仔细看清楚后，再想想。
再则你是自己写程序切的还是用软件，比如MS或者VESTA。这些手段可以互相验证一下。
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8楼2014-04-25 10:04:51
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sungjen

银虫 (著名写手)
引用回帖:
8楼: Originally posted by mywai520 at 2014-04-25 10:04:51
单胞，超包都可以。看你自己想怎样。结果都是一样，单胞切了想做大就再超包，做了超包再切免去后面做超包。我看来没区别。
至于你为什么切出来不对，说实在的这不太可能。你仔细看清楚后，再想想。
再则你是自己 ...

我使用MS  两个的设置都一样，只是初始的晶格常数不一样 ，结果切出来的原子数都不一样  这是我最奇怪地
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希望有一天成为大神
9楼2014-04-25 10:15:04
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mywai520

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by sungjen at 2014-04-25 10:15:04
我使用MS  两个的设置都一样，只是初始的晶格常数不一样 ，结果切出来的原子数都不一样  这是我最奇怪地...

晶格常数的变化不会影响你切表面的情况，那样也只是改变表面的晶格常数而已。
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10楼2014-04-25 10:44:59
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