Оптимизация геометрии для n-слоев в VASP

Aug 17 2020

Как лучше всего оптимизировать геометрию монослоя в VASP? Следует ли использовать тот же метод для n-слоя (n = 2,3,4,5)?

Ответы

4 Jack Aug 17 2020 at 11:54

Как лучше всего оптимизировать геометрию монослоя в VASP?

Для геометрической оптимизации монослоя в VASP следует использовать следующие ключевые теги:

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

Вы можете искать объяснение для каждого тега в VASPWIKI . Для полноты картины привожу шаблон INCAR для геометрической оптимизации в 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

Я предполагаю, что вы можете сгенерировать файлы POTCAR и KPOINTS (см. Другой ответ) для своих расчетов. Обратите внимание, что постоянная решетки в POSCAR вашего монослоя должна принимать экспериментальную постоянную решетки, если таковая существует. Или вы можете воспользоваться стратегией другого ответа. После того, как все эти входные файлы подготовлены, вы можете выполнить расчет.

Следует ли использовать тот же метод для n-слоя (n = 2,3,4,5)?

Практически можно использовать предыдущие теги. Однако вам следует добавить еще один тег для учета Ван-дер-Ваальсова взаимодействия между слоями, что важно для моделирования n-слоев 2D материалов. Существует три основных стратегии рассмотрения взаимодействия Ван-дер-Ваальса.

#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

Для более сильного межуровневого взаимодействия следует использовать метод scan + rvv10 (VASP 5.4.4 или более поздняя версия):

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

Кроме того, если ваш POSCAR содержит много атомов с n-слойной структурой, больше 10, вы должны добавить:

 LREAL=auto.

Может, это поможет.

8 Wychh Aug 18 2020 at 15:23

Я настоятельно рекомендую прочитать: Эффективное создание и сближение поверхностных плит

Следующий ответ предполагает разумный уровень знаний о VASP (ключевые слова можно найти в вики-странице VASP ).

Лучший способ оптимизировать монослой или поверхность в VASP:

  • Во-первых, оптимизируйте объемную структуру. Это даст вам разумную оценку.
  • Из оптимизированной объемной структуры сформируйте монослой или поверхность. Есть много кодов, которые могут сделать это за вас. Рекомендую pymatgen.
  • Создайте вакуумный слой примерно 15 А, чтобы ограничить взаимодействие между периодическими изображениями.
  • Теперь вы хотите запустить один и тот же INCARфайл , который вы использовали для оптимизации объемной структуры с разницей ISIF = 2.
  • Вам также следует изменить свой KPOINTфайл на k k 1; где k равно количеству точек, используемых для оптимизации вашей объемной структуры, а 1 устанавливается в направлении вакуума.

Ионная релаксация вашего INCARфайла должна иметь форму:

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

Ваш KPOINTфайл должен выглядеть так:

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

Примечание: это гамма-центрированная сетка, которая часто бывает полезной. Если вы выполняете какие-либо вычисления поверхности, я также рекомендую использовать исправленный функционал PBE (PBEsol) для твердых тел. Было доказано, что это дает лучшие результаты, чем PBE и другие функционалы GGA.

Если вы хотите иметь дело с магнетизмом, тогда это будет намного сложнее, если у вас есть несколько подводных камней. Чтобы разобраться в этих подводных камнях, я бы рекомендовал задать этот вопрос как отдельный вопрос. Тем не менее, статья «Неколлинеарные релятивистские DFT + U-расчеты поверхностей диоксида актинида» предлагает подробное объяснение.