VASP学习之结构优化OPT计算

最新推荐文章于 2025-03-01 21:14:54 发布
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分类专栏： VASP 文章标签： 经验分享
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Jasonkun_3/article/details/105846873
本文详细介绍了使用VASP进行材料结构优化的流程，包括所需文件POSCAR、POTCAR、KPOINTS、INCAR的说明及INCAR参数设置，特别针对结构优化提供了参数建议。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

一、所需文件简单介绍

VAPS所需四个文件POSCAR、POTCAR、KPOINTS、INCAR。

1.POSCAR

结构文件，一般由Materials Studio软件和VESTA生成。

2.POTCAR

赝势文件，可利用cat命令生成，也可利用vaspkit程序直接生成（需要编译设置）这里不详述。

3.KPOINTS

k点路径文件，可以利用vaspkit程序生成，也可查看文件自行设置，这里不详述。

4.INCAR

参数设置文件，根据计算不同体系内容进行更改。
这里介绍的是结构优化OPT的INCAR设置内容：

SYSTEM=opt		#名字，随意设置
ISTART=1   		#默认为 1，如有波函数WAVECAR则读取，无则不读，0为直接不读
ICHARG=1 		#决定如何构建初始电荷密度，同上，DOS和BS计算时应设置为 11
ENCUT=500		#截断能，建议进行截断能测试，也可根据文献设置
IBRION=2		#决定离子的更新和移动，结构粗糙用 2，结构精度较高用 1
ISIF=2			#2为优化结构，不优化晶胞；3为同时优化晶胞和结构
NSW=40			#最大离子步数，即优化过程中计算的最大步数
NELM=80			#最大电子步数，即每一离子步中计算的最大步数
NELMIN=4		#具体见vasp手册
NELMDL=-12		#收敛遇到问题时可以尝试更改，具体见vasp手册
ISPIN=2			#是否加自旋计算，1为不加，2为加

EDIFF=1E-5		#电子步收敛精度
EDIFFG=-0.01	#离子步收敛精度

ISMEAR=0		#决定每个轨道的部分占据状态，0为Gaussian smearing，根据半导体和导体体系更改
SIGMA=0.05		#指定smearing范围
	
#优化计算速度
ALGO=Fast
LREAL=Auto
NCORE=4
PREC=Accurate

#控制结果输出
LELF= .F.		#控制输出ELFCAR
LAECHG=.F. 		#控制输出AECCARO
LCHARG=.F. 		#控制输出CHGCAR and CHG
LWAVE =.F. 		#控制输出WAVECAR

部分代码如上，具体参数请参考vasp手册，这里只是提供建议值。
大部分注释是换成了比较通俗易懂的，可能不太准确，欢迎大家批评指正！

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vasp对CO分子结构优化 Incar文件怎么写
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<think>好的，我现在需要帮助用户设置VASP的INCAR文件来进行CO分子的结构优化。首先，我需要回忆一下VASP的基本参数设置，以及结构优化需要注意的地方。根据用户提供的引用内容，特别是引用[1]和[2]，里面提到了结构优化、电荷密度计算以及超胞体系结构优化时K点的选择问题。 首先，结构优化通常需要设置一些基本的参数，比如电子自洽收敛的精度（EDIFF）、离子弛豫的收敛标准（EDIFFG）、是否开启结构优化（IBRION）、步数限制（NSW）、以及是否计算应力（ISIF）。对于分子体系如CO，可能需要特别注意是否固定基底的部分原子层，但这里用户的问题是关于CO分子本身的结构优化，可能是在气相中或者吸附在某个表面上的情况。不过根据引用[1]，CO吸附在Pt（111）表面时，可能需要固定部分Pt原子层，但在INCAR中这部分通常通过POSCAR中的选择性自由度设置（Selective Dynamics）来实现，而不是INCAR参数。因此，INCAR中的设置主要关注优化算法和收敛标准。 接下来，引用[2]中提到，对于超胞体系的结构优化，使用Gamma点可能导致收敛问题，因此可能需要提高K点密度。但对于单个CO分子的优化，可能不需要太密集的K点，不过需要根据具体情况调整。不过用户的问题可能更关注INCAR的参数，而不是K点设置，但可能需要提醒用户注意K点的选择。 然后，我需要确定结构优化常用的INCAR参数。例如，IBRION控制离子弛豫的方法，对于分子结构优化，通常使用IBRION=2（共轭梯度算法）或者IBRION=1（准牛顿法）。EDIFF控制电子自洽的收敛标准，一般设置为1e-6到1e-5。EDIFFG为力的收敛标准，通常设为负数表示力的阈值，比如-0.02 eV/Å。NSW是最大离子步数，可能需要设置较大的值如200。ISIF确定计算应力的方式，对于分子结构优化，可能不需要改变晶胞形状，因此ISIF=2（只允许离子弛豫，晶胞形状和体积不变）比较合适。另外，是否需要开启自旋极化？CO分子可能有磁性，特别是吸附在金属表面时，可能需要设置ISPIN=2。但如果是孤立的CO分子，可能不需要。不过需要确认CO的基态是否具有自旋极化。例如，CO分子在基态是单线态，所以可能不需要开启自旋极化。但如果有氧原子或其他因素，可能需要考虑。不过用户的问题可能更基础，所以暂时可以建议设置ISPIN=2以考虑可能的磁性。 另外，交换关联泛函的选择，比如GGA-PBE，通常用PREC=Normal，或者更高的精度。是否需要考虑范德华力？对于分子体系，范德华修正可能重要，所以可以建议添加IVDW=11或12来启用DFT-D3校正。电子步的收敛加速（ALGO）通常设置为Normal或者Fast，但结构优化时可能需要更稳定的设置，比如ALGO=All。电荷密度和波函数的混合参数（IMIX和AMIX）可能需要调整，但对于结构优化来说，默认设置可能足够。 综上，INCAR中的关键参数可能包括： SYSTEM = CO Structural Optimization PREC = Normal EDIFF = 1E-5 EDIFFG = -0.02 IBRION = 2 NSW = 200 ISIF = 2 ISPIN = 2 ISMEAR = 0 SIGMA = 0.1 IVDW = 11 ALGO = Fast LREAL = Auto ADDGRID = .TRUE. LWAVE = .FALSE. LCHARG = .FALSE. 需要验证这些参数是否合理。例如，ISMEAR=0（Gaussian smearing）和SIGMA=0.1对分子体系适用。LREAL=Auto可能在处理分子时使用实空间投影，提高计算效率。ADDGRID可以增加精度。关闭LWAVE和LCHARG可能节省存储空间，但用户可能需要保留电荷密度文件，所以可能需要根据情况调整。IVDW=11启用DFT-D3校正，这对分子间作用力重要。对于CO分子优化，是否需要考虑自旋极化？如果CO是吸附在金属表面，可能需要，但单独优化CO分子可能不需要。但用户的问题可能涉及CO-Pt体系，所以ISPIN=2可能是必要的。 此外，引用[2]提到结构优化时可能因为K点不足导致收敛问题，因此需要建议用户检查K点设置，尤其是对于周期性体系，可能需要足够的K点采样，比如Gamma点可能不够，需要增加KPOINTS中的网格密度。 可能还需要注意是否开启应力计算，ISIF=2会关闭晶胞形状和体积的优化，仅优化原子位置，这适用于表面吸附的情况，如引用[1]中提到的固定部分Pt层的情况。如果用户是在优化自由CO分子，可能需要使用不同的ISIF，但通常对于分子，在真空中的结构优化可能使用较大的晶胞，并固定晶胞参数，因此ISIF=2是合适的。 最后，需要提醒用户根据实际情况调整参数，比如收敛标准、是否需要范德华修正等，并建议进行测试以确保收敛。</think>### VASP中CO分子结构优化的INCAR文件设置步骤 1. **基础参数设置** ```bash SYSTEM = CO Structural Optimization # 体系描述 PREC = Normal # 计算精度（推荐Normal或Accurate） ENCUT = 400 # 截断能（需根据赝势文件调整） EDIFF = 1E-05 # 电子步收敛标准（推荐1e-5至1e-6） EDIFFG = -0.02 # 离子步收敛标准（力收敛阈值，单位eV/Å） ``` 2. **结构优化控制** ```bash IBRION = 2 # 算法选择（2=共轭梯度法） NSW = 200 # 最大离子步数（根据体系复杂度调整） ISIF = 2 # 仅优化原子位置，晶胞固定[^1] ``` 3. **电子自洽与杂化泛函** ```bash ISMEAR = 0 # Gaussian展宽（分子体系适用） SIGMA = 0.1 # 展宽宽度（与ISMEAR配合） ISPIN = 2 # 自旋极化计算（CO可能有磁性） ALGO = Fast # 电子优化算法（平衡速度与稳定性） ``` 4. **范德华修正（可选但推荐）** ```bash IVDW = 11 # DFT-D3色散修正（增强分子间作用力计算） ``` 5. **效率与输出控制** ```bash LREAL = Auto # 实空间投影（加速计算） ADDGRID = .TRUE. # 增加电荷密度网格精度 LWAVE = .FALSE. # 不输出波函数（节省存储） LCHARG = .FALSE. # 不输出电荷密度（若需后处理可开启） ``` ### 注意事项 - **K点设置**：对于孤立CO分子，建议使用$\Gamma$点（KPOINTS中`1 1 1`）[^2]；若为周期性体系（如吸附在Pt表面），需增加K点密度。 - **赝势选择**：确认C和O的赝势类型（推荐PAW-PBE）。 - **收敛验证**：若优化后残余力仍较大，可提高EDIFFG精度（如-0.01）或增加NSW。 ### 示例文件 ```bash # INCAR for CO Optimization SYSTEM = CO_opt PREC = Normal ENCUT = 400 EDIFF = 1E-05 EDIFFG = -0.02 IBRION = 2 NSW = 200 ISIF = 2 ISMEAR = 0 SIGMA = 0.1 ISPIN = 2 IVDW = 11 ALGO = Fast LREAL = Auto ADDGRID = .TRUE. LWAVE = .FALSE. LCHARG = .FALSE. ```
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