Otimização de geometria para n-camadas no VASP

Aug 17 2020

Qual é a melhor maneira de otimizar a geometria de monocamada no VASP? O mesmo método deve ser usado para uma camada n (n = 2,3,4,5)?

Respostas

4 Jack Aug 17 2020 at 11:54

Qual é a melhor maneira de otimizar a geometria de monocamada no VASP?

Para a otimização geométrica da monocamada no VASP, você deve usar as seguintes palavras-chave:

 ISIF=4             % or 2 or firstly using 4 then 2    
 IBRION=2     
 NSW=300                 
 EDIFFG=-0.005 

Você pode pesquisar a explicação de cada tag em VASPWIKI . Para completar, apresento um modelo INCAR para otimização geométrica no VASP.

System=Monolayer
ISTART=0       !startjob: 0-new 1-cont 2-samecut
ICHARG=2       !charge: 1-file 2-atom 10-const
ENCUT=500      !energy cutoff in eV
EDIFF=1E-6     !stopping-criterion for electronic upd.
NELM=300       !nr. of electronic steps
ISMEAR=0       !part. occupancies: -5 Blochl -4-tet -1-fermi 0-gaus 0 MP
SIGMA=0.05     !broadening in eV -4-tet -1-fermi 0-gaus
IALGO=38       !algorithm: use only 8 (CG) or 48 (RMM-DIIS), default CG algorithm (IALGO=38)

Dynamic:
ISIF=4         !2:relax ions only; 3:also relax volume and cell shape; 4:relax ions+cellshape, volume=fixed
IBRION=2       !ionic relaxation: 0-MD 1-quasi-New 2-CG
NSW=300        !number of steps for ionic upd
EDIFFG=-0.005  !stopping-criterion for ionic upd

Output:
LCHARG=.FALSE. !don't create CHGCAR
LWAVE=.FALSE.  !don't create WAVECAR

Presumo que você possa gerar arquivos POTCAR e KPOINTS (veja outra resposta) para o seu cálculo. Observe que a constante de rede em POSCAR de sua monocamada deve assumir a constante de rede experimental, se existir. Ou você pode seguir a estratégia da outra resposta. Depois que todos esses arquivos de entrada estiverem preparados, você pode realizar seus cálculos.

O mesmo método deve ser usado para uma camada n (n = 2,3,4,5)?

Quase você pode usar as tags anteriores. No entanto, você deve adicionar mais uma tag para considerar a interação de van der Waals entre as camadas, o que é importante para a simulação de materiais 2D de n camadas. Existem três estratégias principais para considerar a interação de van der Waals.

#Strategy A:
IVDW = 11

#Strategy B:
LUSE_VDW = .TRUE.
GGA = MK
PARAM1 = 0.1234
PARAM2 = 1.0000
LUSE_VDW = .TRUE.
AGGAC = 0.0000

#Strategy C:
LUSE_VDW = .TRUE.
GGA = BO
PARAM1 = 0.1833333333
PARAM2 = 0.2200000000
LUSE_VDW = .TRUE.
AGGAC = 0.0000

Para uma interação mais forte entre as camadas, você deve usar o método scan + rvv10 (VASP 5.4.4 ou versão mais recente):

METAGGA = SCAN
LASPH = T
ADDGRID = T
LUSE_VDW = T
BPARAM = 15.7

Além disso, se o POSCAR contém muitos átomos com estrutura de n camadas, maior que 10, você deve adicionar:

 LREAL=auto.

Que ajude.

8 Wychh Aug 18 2020 at 15:23

Eu recomendo fortemente a leitura: Criação eficiente e convergência de lajes de superfície

A seguinte resposta assumirá um nível razoável de conhecimento VASP (onde as palavras-chave podem ser encontradas no wiki VASP ).

A melhor maneira de otimizar uma monocamada ou superfície em VASP é a seguinte:

  • Primeiro, otimize sua estrutura em massa. Isso lhe dará uma estimativa razoável.
  • A partir da estrutura de massa otimizada, forme sua monocamada ou superfície. Existem muitos códigos que podem fazer isso por você. Eu recomendo pymatgen.
  • Introduza uma camada de vácuo de cerca de 15 A, para limitar as interações entre as imagens periódicas.
  • Agora você deseja executar o mesmo INCARarquivo usado para otimizar a sua estrutura em massa com a diferença: ISIF = 2.
  • Você também deve alterar seu KPOINTarquivo para k k 1; onde k é igual ao número de pontos usados ​​para otimizar sua estrutura em massa e 1 é definido na direção do vácuo.

O relaxamento iônico de seu INCARarquivo deve assumir a forma:

IBRION = 2
NSW = 200
EDIFFG = -1E-02
ISIF = 2

Seu KPOINTarquivo deve ser semelhante a:

Automatic mesh
0
Gamma
  k   k   1
  0.  0.  0.

Nota: Esta é uma malha centrada em gama, o que geralmente é vantajoso. Se você estiver fazendo qualquer tipo de cálculo de superfície, também recomendo o uso do funcional PBE revisado para sólidos (PBEsol). Provou-se que isso dá melhores resultados do que PBE e outros funcionais GGA.

Se você deseja lidar com o magnetismo, isso é muito mais difícil com algumas armadilhas. Para entender essas armadilhas, eu recomendaria fazer isso como uma pergunta separada. No entanto, o artigo 'Cálculos relativísticos não colineares DFT + U de superfícies de dióxido de actinídeo' oferece uma explicação detalhada.