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前面的教程对VASP计算的输入文件进行了细致讲解,包括各种计算的INCAR文件的关键参数设置注意事项,KPOINTS文件的k点选取原则,如何生成赝势文件以及对应元素赝势的选取规则。

VASP计算时,准备好输入文件并成功计算只是万里长征的第一步,我们想要的性质需要通过处理输出的计算结果才能够获得。VASP计算的结果输出的是一系列的文件,包括OUTCAR、CONTCAR、DOSCAR、EIGENVAL、CHGCAR、IBZKPT以及ELFCAR等文件VASP计算结果都包含在这些文件里面

其中OUTCAR是最主要的输出文件,包含了计算的参数和每一个循环步骤的输出结果及能量结果,还包括原子位置、力收敛标准、能量收敛、电荷、磁矩等信息。CONTCAR包含了结构优化后的原子位置信息,计算任务结束时都会生成CONTCAR,DOSCAR文件包含了体系的态密度,EIGENVAL是本征值文件,CHGCAR是电荷密度文件,WAVECAR是体系的波函数文件,IBZKPT文件包含了布里渊区的k点,ELFCAR是电子局域函数文件,可以用来分析原子之间的成键。下面分别介绍一下每个输出文件。

  • OUTCAR

OUTCAR是VASP计算最主要的输出文件,通常通过OUTCAR来获取体系的能量信息,费米能级以及原子受力信息。体系的结合能主要是通过OUTCAR所包含的能量来计算获得。但是OUTCAR文件所含的能量信息包括free energy TOTEN和energy without entropy两项。如何选择两个能量值取决于计算时所设置的ISMEAR。

当ISMEAR设置为-5时,free energy TOTEN = energy without entropy,这时可以通过“grep ‘TOTEN’ OUTCAR”命令来获取能量数据。而当ISMEAR不等于-5时,free energy TOTEN 和 energywithout entropy不相等,这时计算结合能需要选取energywithout entropy对应的数值,通过“grep‘entropy=’ OUTCAR”命令来获取能量数据。同时,我们还可以通过“grep 'Fermi' OUTCAR”命令获取费米能级。

OUTCAR中的能量信息

  • CONTCAR

在计算任务结束时,会生成CONTCAR文件,进行结构优化时,生成的CONTCAR文件包含了结构优化后的原子位置信息。在进行自洽、非自洽以及性质计算时,用“cp CONTCAR POSCAR”命令将CONTCAR文件替代POSCAR文件即可。

  • DOSCAR

DOSCAR文件包含态密度和积分态密度,单位分别是状态数/eV和状态数。可以通过该文件绘制出态密度图,通过p4vasp可以实现DOS,PDOS图的处理与输出,具体的实现方法在后面的态密度计算部分进行细致讲解。

DOSCAR文件示例

  • EIGENVAL

EIGENVAL文件是本征值文件,它里面给出的就是计算时所选定的各个k点的一系列能带的本征值。

EIGENVAL文件示例

  • CHGCAR

CHGCAR文件是电荷密度文件,该文件的前几行给出的体系的晶格参数,与POSCAR中的内容基本相同,后面接着给出的三个整数分别是NGX, NGY, NGZ的值,表示在三个基矢方向上,对所计算的原胞进行分割,得到NGX * NGY * NGZ个点,所计算原胞中的电荷密度用以一个三维矩阵A(NGX, NGY, NGZ)的形式来体现。可以通过此文件分析得到电荷差分密度。

  • IBZKPT

IBZKPT文件所含数据是不可约布里渊区的k点数。通过自动模式生成k点时可以用到IBZKPT文件,VASP会自动生成一个简约化后的k点矩阵,存于IBZKPT 文件中,我们可以直接复制里面的数据到KPOINTS文件来用。

  • ELFCAR

ELFCAR文件的数据格式与CHGCAR文件相同。ELFCAR文件是电子局域函数文件,可以用来分析原子之间的成键。计算任务结束后,通过VESTA软件读取ELFCAR文件可以输出电子局域函数(ELF)图,据此分析原子间成键。按照定义,ELF的值在0到1之间,取上限值1表示电子完全局域化,而0值可能表示电子完全离域化(可能该处没有电子)而ELF=1/2这个中间值则表示该处电子形成了类似于电子气的电子对分布。

以上对一些常用的VASP输出文件进行介绍,其中涉及到的需要处理的详细细节没有过多讨论,留到后面具体计算实例时进行介绍,大家一定要多看VASP官网手册,VASP计算结果就是通过处理这些输出文件来得到的,只要理解了每个输出文件所包含的内容,就不难得到我们想要的结果。

参考资料:

侯柱峰老师手册

http://forum.hongcam.net/viewthr… &extra=page%3D2

VASP问世25年来,累计发表SCI论文超过90000篇,其中大量是实验与计算相结合的文章。其计算结果不仅可以验证实验结果,更能够预测实验结果甚至设计实验。
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