"结构优化-vasp关键词详解"
在晶体材料模拟计算中,VASP(Vienna Ab initio Simulation Package)是一个广泛使用的软件包,它基于密度泛函理论(DFT)来模拟原子和分子的性质。本文将深入解析用于结构优化的一些关键参数,帮助用户更好地理解和调整计算设置。
首先,ISIF参数决定着结构优化的程度。ISIF=0表示仅计算离子受到的力,不进行结构优化。当IBRION不等于0时,ISIF默认为2,此时会进行结构优化,包括离子位置的调整。ISIF的不同取值对应不同的优化范围:
- ISIF=0:计算力,但不改变结构。
- ISIF=1:只计算力的迹(对角元素之和),不考虑应力。
- ISIF=2:计算完整应力张量,并进行离子位置优化,但不改变原胞形状。
- ISIF=3:同时优化离子位置、原胞形状和体积。
- ISIF=4:与ISIF=3相同,但不考虑体积变化。
- ISIF=5:仅优化离子位置和原胞形状。
- ISIF=6:仅优化离子位置和体积。
- ISIF=7:仅优化离子位置,不改变原胞。
PSTRESS参数用于设置施加在系统上的附加应力大小,可以用来控制结构优化中的体积变化。
接下来,我们讨论电子优化的相关参数。ENCUT和ENAUG分别定义了平面波基组的截止能和缀加电荷时的截止值,这两个参数直接影响计算的精度和计算量。ALGO、IALGO和LDIAG则决定了电子迭代求解的方法,例如全牛顿法、简单高斯消元等。IMIX、AMIX、AMIN、BMIX等是电荷密度混合方法的参数,用于控制自洽迭代的收敛速度和稳定性。NELM、NELMIN和NELMDL设定了自洽迭代的次数,而EDIFF是自洽迭代的收敛阈值。
原子驰豫相关的参数如IBRION、NFREE、POTIM和NSW控制了结构优化过程。IBRION指定优化算法,NFREE设定自由度,POTIM是优化步长,NSW是总松弛步骤数。SMASS、TEBEG、TEEND等参数用于分子动力学模拟,POMASS处理非均匀原子质量,NBLOCK和KBLOCK管理时间步进,PSTRESS影响体积优化。原子驰豫的收敛标准是EDIFFG。
态密度的计算涉及到ISMEAR和SIGMA,ISMEAR选择平滑方法(如Gaussian或Methfessel-Paxton),SIGMA则是平滑宽度。EMIN、EMAX和NEDOS定义态密度的能量范围和采样点数。RWIGS和LORBIT用于分波态密度的计算。
其他的参数如PREC设定计算精度,ISPIN处理磁性计算,MAGMOM指定磁矩方向,NUPDOWN控制自旋极化。GGA和VOSKOWN涉及交换相关泛函的选择,LELF和LVTOT用于计算电子局部化函数(ELF)和总局域势。
通过理解和调整这些参数,用户可以根据需求平衡计算精度和计算效率,实现高效的结构优化计算。