Fcc Si 優(yōu)化晶格常數(shù)

這是按照VASP官方wiki的這篇教程進(jìn)行的:
https://cms.mpi.univie.ac.at/wiki/index.php/Fcc_Si

任務(wù)

針對 fcc 結(jié)構(gòu)的硅晶體,用VASP做晶格常數(shù)優(yōu)化
Lattice constant optimization for fcc Si.

輸入文件

POSCAR

表示晶格的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和位置信息泡徙。

fcc Si:
 3.9
 0.5 0.5 0.0
 0.0 0.5 0.5
 0.5 0.0 0.5
   1
cartesian
0 0 0

第一行是注釋历帚,可以寫體系名稱晰搀。
第二行是晶格尺寸放大因子,并不是一般意義的晶格常數(shù)言津。
第三行到第五行是晶格的三個基矢的坐標(biāo)表示偏竟。
第六行是一個原胞中每種原子的個數(shù)颈走,fcc Si 體系只有一種原子硬纤,故寫 1解滓。
第七行表示選擇 Cartesian 模式,也就是接下來的原子坐標(biāo)是相對值筝家,實際值應(yīng)該是相對值乘以晶格常數(shù)洼裤。如果是 direct coordinates (respectively fractional coordinates) 模式,也就是相對分?jǐn)?shù)坐標(biāo)溪王,這里是以晶格基矢作為單位長度腮鞍。如下圖



第八行表示一個晶胞中,硅原子的位置相對坐標(biāo)莹菱。

INCAR

VASP最重要的輸入文件移国,決定如何進(jìn)行計算,包含諸多計算設(shè)置參數(shù)

System = fcc Si
ISTART = 0 ;    # WAVECAR not exists
ICHARG = 2 ;    # ICHARG    =   2   if ISTART=0
ENCUT = 240 ;    # ENMAX
ISMEAR = 0;      # Gaussian smearing
SIGMA = 0.1;
KPOINTS
k-points
 0
Monkhorst Pack
 11 11 11
 0  0  0
POTCAR

POT這部分我不懂道伟,我用的是這個文件夾里的Si的POTCAR迹缀,先解壓,然后在挪到 node0 上面

zcat /share/apps/src/vasp/pseudopotential/pot/Si/POTCAR.Z > POTCAR
scp POTCAR node0:

跑計算

將以下代碼復(fù)制保存到 loop.sh 腳本皱卓,并將 BIN = xxx 那一行改成服務(wù)器上VASP的位置裹芝,用 qsub loop.sh 在服務(wù)器上提交任務(wù)。

#! /bin/bash
BIN=/path/to/your/vasp/executable
rm WAVECAR SUMMARY.fcc
for i in  3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 ; do
cat >POSCAR <<!
fcc:
   $i
 0.5 0.5 0.0
 0.0 0.5 0.5
 0.5 0.0 0.5
   1
cartesian
0 0 0
!
echo "a= $i" ; mpirun -np 2 $BIN
E=`awk '/F=/ {print $0}' OSZICAR` ; echo $i $E  >>SUMMARY.fcc
done
cat SUMMARY.fcc

執(zhí)行之后輸出

3.5 1 F= -.51818779E+01 E0= -.51796045E+01 d E =-.454679E-02
3.6 1 F= -.53717498E+01 E0= -.53703293E+01 d E =-.284111E-02
3.7 1 F= -.54745572E+01 E0= -.54725053E+01 d E =-.410370E-02
3.8 1 F= -.55139872E+01 E0= -.55125659E+01 d E =-.284275E-02
3.9 1 F= -.55018762E+01 E0= -.55003451E+01 d E =-.306218E-02
4.0 1 F= -.54504318E+01 E0= -.54498438E+01 d E =-.117605E-02
4.1 1 F= -.53649281E+01 E0= -.53640947E+01 d E =-.166693E-02
4.2 1 F= -.52519565E+01 E0= -.52504712E+01 d E =-.297049E-02
4.3 1 F= -.51208484E+01 E0= -.51188572E+01 d E =-.398253E-02

也就是我們依次將晶格常數(shù)設(shè)置成3.5到4.3中的值娜汁,然后跑VASP計算嫂易,并且將計算結(jié)果中的能量值挑出來畫圖。我在OUTCAR里找到對應(yīng)的能量值掐禁,發(fā)現(xiàn)在文檔最后面怜械。

OUTCAR里Free energy

另外我還找到了 energy-cutoff 等于240.00 eV,不知道為啥我在 POTCAR 里沒找到

Energy-cutoff

作圖

用 gnuplot 作圖傅事,可能先要下載 gnuplot缕允,然后開啟服務(wù)器圖形功能, 通過ssh -X -Y 登錄主機(jī)蹭越。

gnuplot
gnuplot> plot "SUMMARY.fcc" using ($1):($4) w lp
晶格能量與晶格常數(shù)關(guān)系圖

可見晶格常數(shù)為3.8 A 時障本,體系能量最低。

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