VASP参数设置详解.docx

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VASP参数设置详解

VASP参数设置详解软件主要功能:

采用周期性边界条件（或超原胞模型）处理原子、分子、团簇、纳米线（或管）、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体

ι计算材料的结构参数（键长、键角、晶格常数、原子位置等）和构型

ι计算材料的状态方程和力学性质（体弹性模量和弹性常数）

l计算材料的电子结构（能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF）

l计算材料的光学性质

l计算材料的磁学性质

l计算材料的晶格动力学性质（声子谱等）

l表面体系的模拟（重构、表面态和STM模拟）

l从头分子动力学模拟

l计算材料的激发态（GW准粒子修正）

计算主要的四个参数文件：

INCAR,POSCAR,POTCAR,KPOINTS,下面简要介绍，详细权

威的请参照手册

INCAR文件：

该文件控制VASP进行何种性质的计算，并设置了计算方法中一些重要的参数，这些参

数主要包括以下几类：

对所计算的体系进行注释：

SYSTEM

定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数：

ISTART，ICHARG，INIWAV

定义电子的优化

-平面波切断动能和缀加电荷时的切断值：

ENCUT，ENAUG

-电子部分优化的方法：

ALGO，IALGO，LDIAG

-电荷密度混合的方法：

IMlX，AMIX，AMIN，BMlX，AMIX_MAG，

BMIX_MAG,WC,INlMIX,MlXPRE,MAXMIX

-自洽迭代步数和收敛标准：

NELM,NELMIN,NELMDL,EDIFF

定义离子或原子的优化

-原子位置优化的方法、移动的步长和步数：

IBRION,NFREE,POTIM,

NSW

-分子动力学相关参数：

SMASS,TEBEG,TEEND,POMASS,NBLOCK,

KBLoCK,PSTRESS

-离子弛豫收敛标准：

EDIFFG

定义态密度积分的方法和参数

-Smearing方法和参数：

ISMEAR,SIGMA

-计算态密度时能量范围和点数：

EMIN,EMAX,NEDOS

-计算分波态密度的参数：

RWIGS,LORBIT

其它

-计算精度控制：

PREC

-磁性计算：

ISPIN,MAGMOM,NUPDOWN

-交换关联函数：

GGA,VOSKOWN

-计算ELF和总的局域势：

LELF,LVTOT

-结构优化参数：

ISIF

-等等。

主要参数说明如下：

SYSTEM:

该输入文件所要执行的任务的名字。

取值：

字符串，缺省值：

SYSTEM

NWRITE:

输岀内容详细程度。

取值：

0~4,缺省值：

2

如果是做长时间动力学计算的话，最好选0或1（首末步/每步

核运动输出），短时运算用2,选3则会在出错的时候给出说明信

ISTART:

决定是否读取WAVECAR文件。

取值：

0~2,缺省0/1for无/有前次计算

的WAVECAR（波函数）

0:

begin'fromscratch',根据INlWAV初始化波函数

1:

restartWithConStantenergyCUt-Off，从WAVECAR读取波函数（重定义平面波集）

2：

restartWithconStantbasisSet,从WAVECAR读取波函数（平面波集不变）

ICHARG:

决定如何建立初始电荷密度。

取值：

0~2,缺省值：

ifISTART=02else0

0:

由初始波函数计算电荷密度

1:

从CHGCAR文件读取电荷密度

2:

使用原子电荷密度的叠加

+10非自洽计算

ISPIN:

是否进行SPinpolarizedcalculation。

取值：

1，2（1-no，2-yes），缺省值：

2

MAGMoM:

在ICHARG=2或在CHGCAR中未包含磁化密度（ICHARG=1）时,指定每个原子的初始磁化时刻。

取值：

实数数组，缺省值：

对ISPIN=2NIONS*1.0,

对非共线型磁化体系3*NIONS*1.0

INIWAV如何设置初始波函数，只在ISTART=0时使用。

取值：

0,1（0-最低动能

的平面波，1-随机数），缺省值：

1。

IDIPOL控制计算单极、偶极和四极修正。

取值：

1~4。

1~3只计算第一/二/三晶矢方向，适于厚板（slab）的计算

PREC进动（PreCeSSion）。

取值：

low∕medium∕high∕normal/accurate/single）,缺省值：

Normal（VASP4X）；MediUm（VASP.5.X）

VASP4.5+采用了优化的accurate来替代high,所以一般不推荐使用high。

不过high可以确保“绝对收敛”，作为参考值有时也是必要的。

同样受推荐的是normal,适于作为日常计算选项。

受PREC影响的参数有四类：

ENCUT；NGX，NGY，NGZ;

NGXF，NGYF，NGZF；ROPT。

如果设置了PREC,这些参数就都不需要出现了，当然直接设置相应的参数也有同样效果。

具体影响效果见p53~54。

ENCUT平面波基组的截断能量（eV）。

取值：

实数，缺省值：

受PREC设置影响，

从PQTCAR文件中找岀相应的ENMAX/ENMIN值来设置。

PREC=LowMediUmACCUrateNormal

ENCUT=ENMINENMAXENMAXENMAX

SingleHigh

ENMAXENMAX*1.3

对于多个元素不同的ENMAX/ENMIN,都取最大值。

该参数非常重要，最好不要手工去设置，除非文献告诉你要用多少，或者经过结果可靠性的验证。

当然，为了测试一下提交的任务，也不妨先设个较小的值。

NGX,NGY,NGZ:

控制FFT网格在三个晶矢方向上的格点数量。

NGFX,NGFY,NGFZ:

控制第二次更精确的FFT网格的格点数量。

也是两类重要的最好不要去动的参数。

在未指定的情况下将

根据PREC的设置从PoTCAR中自动读取。

PREC=High/Accurate,基组中向量的2倍值，用来避免WraParounderrors,得到精确解。

PREC=LoW/Medium/Normal,基组中向量的3/4倍值（已足够精确到1meV/atom）。

LREAL:

决定投射是在实空间还是倒易空间进行。

取值：

.TRUE.（实空间）/.FALSE.

（倒易空间），缺省值：

.FALSE.

用于求解贋势的非局域部分用到的一个积分，在倒格空间里采用平面波基组求解，在实空间里则采用积分球求解。

其他还有两个选项：

OOrOn，AorAuto。

On和.TRUE.的差别在于是否使用King-Smith算法优化，设为Auto则进行自动选择，推荐使用。

ROPT:

在LREAL=AUtOorOn时，优化控制每个核周围的积分球内的格点数。

取值：

实数数组

ForLREAL=On

PREC=Low,700pointsintherealSPaCeSPhere（ROPT=O.67）

PREC=Med,1000pointsintherealSPaCeSPhere（ROPT=1.0）

PREC=High,1500pointsintherealSPaCeSPhere（ROPT=1.5）

ForLREAL=AUtO

-2

PREC=Low,accuracy10（ROPT=0.01）

-3

PREC=Med,accuracy2*10（ROPT=0.002）

-4

PREC=Highaccuracy2*10（ROPT=2E-4）

NELM,NELMINandNELMDL:

控制电子自洽循环步数。

取值：

整数

NELM:

电子自洽循环最大次数。

缺省值：

60

NELMIN:

电子自洽循环最小次数。

缺省值：

2

NELMDL:

弛豫次数。

缺省值：

ifISTART=O,INIWAV=I,and

IALGo=8，5,ifISTART=0,INIWAV=1,andIALGO=48，12,else0

NELMDL可以取负值。

如果初始波函数采用随机赋值，即

ISTART=0，INIWAV=1,那么很可能开始的值比较离谱，那么

在第一步核运动循环之前采用NELMDL（负值）步的非自洽（保留初始的H）步计算将减少计算所需的时间。

EDIFF:

指定电子自洽循环的全局中断条件，用于控制收敛精度。

取值：

实数，缺

省值：

10-4

注意，即使EDIFF=O，NELM步电子自洽循环也会执行。

EDIFFG:

指定离子弛豫循环的中断条件，用于控制核运动的收敛精度。

取值，实

数，缺省值：

10*EDIFF

EDIFFG>0在两个离子步的总自由能之差小于EDIFFG时停止

EDIFFG<0在所有的力都小于EDIFFG时停止。

EDIFFG=0在NSW步弛豫后停止

此参数不支持MD,仅用于弛豫。

NSW:

给岀最大离子步数。

取值：

整数，缺省值:

NBLoCK,KBLoCK:

取值：

整数，缺省值：

NBLoCK=1,KBLoCK=NSW

在NBLOCK离子步后对成对相关函数和DOS进行计算，并且把离子配置写入

XDATCAR文件。

在KBLOCK*NBLOCK步主循环后平均的成对相关函数和DOS被写入PCDAT

和DOSCAR文件。

IBRION:

决定离子怎样更新和运动。

取值：

-1~3，5~8（-1-无更新，O-MD，

I-RMM-DIIS，2-共轭梯度算法，3-DampedMD，5,6：

有限差分，7,8:

密度函数扰

动理论），缺省值：

ifNSW=0/1，-1，else0

这个参数是和ISIF,IALGO/ALGO—起决定怎么算的最重要的参数。

1~3是三种弛豫的方法，根据ISIF决定是否固定离子位置、晶胞大小和形状，

在INCAR中必须设置参数POTIM。

0是标准的ab-initioMD,不受ISIF影响，即不改变晶胞大小和形状。

5~8支持HeSSianMatriX和Phononfrequency的计算以及部分固定的MD。

POTIM:

IBRION=0时，给岀MD每步步长（fs），IBRION=1~3时，给岀最小化的

度量常量。

取值：

实数，缺省值：

IBRION=0无缺省，必须指定，IBRION=1,2,30.5

0~6,缺省值:

ISIF:

决定是否计算应力张量以及弛豫中晶胞变化的自由度。

取值:

ISIFcalculatecalculaterelax

Change

Change

ifIBRION=O（MD）0else2

forceStreSStensorionscellShaPecellvolume

0yesno

yesnono

yestraceOnlyyes

no

no

2

yes

yes

yes

no

no

3

yes

yes

yes

yes

yes

4

yes

yes

yes

yes

no

5

yes

yes

no

yes

no

6

yes

yes

no

yes

yes

7

yes

yes

no

no

yes

traceOnIymeansthatOnIythetotalPreSSUreisCorreCt

IWAVPR:

决定波函数和/或电荷密度怎样从一个离子配置向下一个离子配置进行

推测。

取值：

0~3，10~13（O-无推测，1,11-用原子电荷密度进行简单推测，2,12-二

阶推测，3,13-混合前两种方法），缺省值：

iflBRION=0（MD）,1,2（relaxation）2else（静态计算）0

推测结果保存在外部文件TMPCAR中，取值+10则全部使用内存，不保存此文

件。

if使用US-PP1，if使用PAW2

ISYM=3时仅考虑

ISYM=2使用一种效率更高也更节省内存的电荷密度对称性,

力和应力张量的对称性，而电荷密度是非对称的。

SYMPREC:

决定POSCAR文件中给岀的位置的精度。

取值：

实数，缺省值：

10-5

LCORR:

决定是否对非完全自洽计算中的力进行HarriS修正。

取

值：

.TRUE.∕.FALSE.,缺省值：

.TRUE.

（MD有效）

TEBEG,TEEND:

控制从头分子动力学计算中的起始温度和最终温度

取值：

实数，缺省值：

TEBEG=0TEEND=TEBEG

注意VASP的温度定义与实际温度有细微的差别，所以TEBEG=TX（N-1）∕N,T

为实际要求的温度，N为原子数。

SMASS:

控制从头MD中的速度。

取值：

-3~0,缺省值：

-3微正则系综（总自由

能不变），-2保持初速度不变，-1每NBLOCK步调整速度，来保证动能连续，＞=0Nose算法模拟正则系综

NPACO:

成对相关函数的槽数。

取值：

整数，缺省值：

256

APACO:

成对相关函数求值中的最大距离（？

）。

取值：

整数，缺省值：

16

简单说就是在不超过APACO的NPACo个距离上求成对相关函数PCF。

RWIGS:

给岀Wigner-Seitz半径，DOS计算用。

取值：

实数数组，缺省值：

从POTCAR文件中读取

NELECT:

总电子数，如果系统不是电中性的就必须设置，所带电荷作为均一的背

景电子气考虑。

取值：

实数，缺省值：

-（价电子数），由POSCAR和POTCAR文

件自动决定（通常不必给岀）。

NUPDOWN上下自旋成分间的电子数之差。

取值：

整数，缺省值：

未设置（此时将进行完全弛豫）

EMIN,EMAX:

DOS求值的最小/最大能量。

取值：

实数，缺省值：

EMIN=-（lowestKS-eigenvalue-Δ），EMAX=-（highestKS-eigenvalue-Δ）

ISMEAR:

决定每个波函数的部分占位H如何设置。

取值：

-5|-4|-3|-2|0|N（-5-

带有Blochl修正的四面体方法，-4-不带Blochl修正的四面体方法，-3-根据INCAR文件中提供的Smearing参数执行循环，-2-从WAVECAR文件中读取，

-1-Fermi-Smearing,O-GaUSSianSmearing,>0-methodOfMethfeSSeI-PaXtOnOrderN,缺省

值：

1

采用部分占位波函数，用一个函数来平滑积分，尤其是对于金属体系可减少k

点。

SIGMA:

决定Smearing的宽度（eV）。

取值：

实数，缺省值：

0.2

ALGo:

指定电子最小化算法。

取值：

Normal（blockedDaVidSOnblockiteration

SCheme）/VeryFast（RMM-DIIS）/FaSt（前两个算法的混合）∕All（波函数的所有带同时更

新）/DamPed（dampedvelocityfrictionalgorithm）,缺省值：

Normal

IALGO:

指定主算法（整数选择算法）。

取值：

8（共轭梯度算法）/38（DaVidSOnblock

iterationSCheme）/48（RMM-DIIS）,缺省值：

38

算法是最重要的参数之一。

一般VASP推荐使用的是以上三种算法，一般来说

8/38是初期比较快收敛，在接近平衡时采用48较快，在初期或MD时使用48可能会

遇到不收敛的情况。

也可以使用ALGO参数来替代IALGO,设置Fast，VASP会先

用38,再自动切换到48。

各种算法只要收敛，结果应该一致。

另一个可能有用的选项是-1。

不进行实际的计算，只对重要的步骤做计算测试，

并将测试得到的各部分耗时输岀到OUTPUT中。

VOSKOWN:

决定是否使用VWN插值算法。

取值：

0（不使用）/1（使用），缺省值：

0

如果使用了PW91泛函或需要计算磁性质时可以设为1使用。

MiXing-tags:

IMIX:

混合的类型，取值：

整数，缺省值：

4

AMIX:

线性混合参数。

取值：

实数，缺省值：

0.8（US-PP）,0.4（PAW）

AMIN:

最小混合参数。

取值：

实数，缺省值：

0.1

BMlX:

Kerker混合方案的截断波向量。

取值：

实数，缺省值：

1.0

AMIX_MAG:

磁化过程的线性混合参数。

取值：

实数，缺省值：

1.6

BMIX_MAG:

磁化过程的Kerker混合方案的截断波向量。

取值：

实数，缺

省值：

1.0

WC:

BrOyden混合方案中每步的加权因子。

取值：

实数，缺省值：

1000.0

INIMIX:

BrOyden混合方案中的初始混合类型。

取值：

整数，缺省值：

1

MIXPRE:

BrOyden混合方案中的预处理类型。

取值：

整数，缺省值：

1

MAXMIX:

BrOyden混合器中存储的最大步数。

取值：

整数，缺省值：

-45

值得注意的是，在MD或者弛豫的时候，设置MAXMIX（>0,—般约3倍的电

子SC步数）可能会大大减少核运动步数，但同时也会增加对内存的要求。

LWAVELCHARG:

决定是否把波函数（或电荷密度）写入外部文件WAVECAR

（或CHGCAR禾口CHG）中。

取值：

.TRUE.∕.FALSE.,缺省值：

.TRUE.

LVToT:

决定是否把总局域势写入外部文件LOCPOT中。

取值：

.TRUE.∕.FALSE.,

缺省值：

.FALSE.

LELF:

决定是否创建ELFCAR文件。

取值：

.TRUE.∕.FALSE.,缺省值：

.FALSE.ELFCAR用于保存ELF（electronlocalizationfunction）。

LORBIT:

和适当的RWIGS一起决定是否创建PROCAR或PROOUT文件。

取值：

0|1|2|5|10|11|12,缺省值：

0（创建DOSCAR和PROCAR文件）

NPAR:

用于控制VASP切换到带间并行模式。

取值：

整数，缺省值：

总节点数。

每一个节点计算一个带，可以提高并行效率，减少通讯量，但可能会大幅增加

内存的需求。

NBANDS:

给岀计算中实际的总能带数。

取值：

整数，缺省值：

NELECT/2+NIONS/2

（非自旋），0.6*NELECT+NMAG（自旋）

NBANDS的取值应使计算中包含相当数量的空带。

因为计算需要大量的空带，

至少要求1个空带（否则VASP会给岀警告）。

NBANDS对于解决内存需求非常重要。

一般NBANDS在NELECT/2+NIONS/2以上可以得到较为精确的结果，但如果内存不够就只能减少NBANDS,在牺牲精度和体系大小之间平衡了。

POTCAR文件

赝势文件，最重要的输入文件之一。

可以理解为分子力学模拟中的力场文件，但包含的

信息更多。

VASP将各元素优化的INCAR里的参数也包含在该文件中，作为支持PREC的缺

省选择。

通常各元素的POTCAR文件已经包含在VASP软件包中的赝势库里了，用户需要做的是确定自己具体需要哪几种赝势，然后按照POSCAR文件里的顺序，将所选择的POTCAR文

件按顺序连接起来就可以了。

如以下命令：

Catfile1file2file3>POTCAR

赝势库中的赝势文件可以分为以下几类：

根据产生方法的不同有UItra-Soft赝势（USPP）和投影扩充波赝势（PAW）；

根据交换关联函数的不同有LDA（localdenSityapproximation）和GGA（generalized

gradientapproximation,又可以再分为PW91和PBE）；

根据半芯态的不同元素A的赝势文件还可以分为A，A_SV和A_PV;

根据选取的不同截断能量（ENMAX）元素A的赝势文件还可以分为A，A_s和

A_h。

VASP的赝势文件放在目录~∕vasp∕potentials下，该目录又包含五个子目录：

pot，pot_GGA，POtPaW，POtPaW_GGA，POtPaW_PBE,其中每个子目录对应一种赝势形式：

pot==>PP,LDA；

pot_GGA==>PP,GGA;POtPaW==>PAW,LDA;POtPaW_GGA==>PAW,GGA,PW91;

POtPaW_PBE==>PAW,GGA,PBE。

每个目录中每种元素根据截断能量和半芯态的不同还会有

多个对应的赝势文件存在。

在具体选取时可以参考各版本同目录下的V_RHFIN和PSCTR文件，这两个文件说明了该

版本的赝势是如何生成的。

选好所要使用的赝势之后，进入对应的目录，会看到里面有四个文件：

POTCAR.Z，

PSCTR.Z，V_RHFIN.Z和WS_FTP.LOG。

现在需要用到的是第一个，把各元素的该文件解压

（ZCatPOTCAR.Z>file），然后用CP或mv命令把这些文件移到工作目录里，再用Cat命令把

它们合并到POTCAR中，就得到了我们需要的POTCAR。

注意要记住这里元素的排列顺序，

以后在POSCAR文件中各元素的排列就是按照这个顺序。

PQSCAR文件

位置文件。

描述所计算体系的晶胞参数、原子个数及晶胞中原子的位置，以及分子动力学计算时原子的初始速度。

POSCAR文件示例：

Si-fcc

5.43

0.00.500.50

0.500.000.50

0.500.500.00

2

DireCt

0.00.000.00

0.250.250.25

POSCAR文件的结构：

第1行：

任意文字注释

时取a即可，否则一般取三者最大值，若取负值，则为晶胞体积（？

3）。

第3-5行：

定义晶矢。

第6行：

每种元素的原子个数，特别注意顺序，要与下面的坐标顺序以及PoTCAR中的顺序

一致。

第7行：

可省略，无需空行。

做动力学时，用于指定是否需要固定部分原子的坐标。

若是，此行以’S或者’s'作为

首字母即可。

第8行开始为原子的坐标位置，格式为

OPtiOnIine

coordinate1ofelement1

coordinate2ofelement1

coordinateNofelement1

optionline

coordinate1ofelement2

coordinate2ofelement2

coordinateMofelement2

其中，optionline指定输入坐标的格式，除了第一个以外，如果后面的输入格式同前，则都可以无空行省略。

optionline可指定的输入坐标格式有两种：

'D'or'd'fordirectmo