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标题: VASP计算时，模型建立完之后对盒子大小的优化 [打印本页]

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-4 12:33
标题: VASP计算时，模型建立完之后对盒子大小的优化
问题求助：VASP计算中，晶格参数或者说自己建立的模型盒子大小的优化时，应该怎么优化？需要优化的部分如图所示

现在有两种方法（求助别人和网络得到的）：
a.直接在INCAR中设置ISIF=3，优化原子位置的同时优化晶格参数；
b.保持晶格参数比例，对晶胞进行缩放，得到能量与缩放系数之间的关系图，取能量最低的点为最终结果。
采取a方法时，第一步ISIF=3,进行弛豫，之后第二步，ISIF=2进行弛豫；
采取b方法时，只是对晶格参数或者说缩放系数进行了改变，分别是1.0,1.05，1.10,1.15……等几个数，ISIF=2进行弛豫，但是这种方法固定了其中a.b.c的比值，我的这种做法可能不对，跪求大神指导指导这一步应当怎么做，看侯博的教程也没看明白）
现在要得到该模型下能量最低时盒子边长的大小，应该怎么做呢？跪求做过的同学指导指导，谢谢大家~(我的问题可能没有描述清楚，欢迎QQ934382054私聊)

但是，有网友说我这种体系只能用第二种方法优化，第一种方法是不对的。因为：对于 bulk system，方法a 或 b 都是可行
对于我这种2D system (graphene)，就只能用方法 b。优点不懂唉。。。。越来越迷糊了，，，，请大神指点迷津。下面的网址是我在小木虫求助的情况，谢谢大家。http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=11107585&target=self&page=2

作者
Author: sobereva 时间: 2017-3-4 14:26
不要直接从小*虫上把图粘过来，根本没法显示
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作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-3-4 15:15
无特殊情况下，方法A 就可以 (原子+晶格同时优化)

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-3-4 16:00
虽2D系统但在vasp使用slab模型周期性仍然是3D的，c方向如果随之变化就会引进其他因素影响能量，所以只要a、b两个方向的长度变化就可以，所以不能通过调整scaling factor的方法，但仍然可以简单通过shell命令如bc等来完成，如假设你的晶格基矢b的长度为2.46A，c=20A，在你的POSCAR的Lattice Vector可以：
for s in `seq 0.995 0.001 1.005`
do
i=`echo "scale=3;2.460*$s"|bc`
j=`echo "scale=3;2.460*0.866*$s"|bc`
k=`echo "scale=3;-2.460*0.5*$s"|bc`
。。。。
1.0
$j $k 0.000
0.000 $i 0.000
0.000 0.000 20.000
。。。。
这个例子中，比例因子从0.995~1.005都会跑一遍，但这样的方法也还是有些缺陷的，比如a和b的比例实际情况很难保证是否变化，其次，这样的方法确实效率低了一些。

sif=3对于2D系统没法使用，否则很容易遇到两种情形，要么真空层塌掉，要么就是stress根本收敛不了。除了上述方法，大体上还有这些方案：
1、isif=4不优化体系的体积也许会比较有效。
2、我印象中有可以修改stress的计算来适合2D系统，你可以找找有没有相关的资料。
3、可能有专门针对2D系统的优化算法（可能VTST有），你也可以找找看。

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-4 17:00

sobereva 发表于 2017-3-4 14:26
不要直接从小*虫上把图粘过来，根本没法显示
传图方法看置顶的新人必读

sorry ,sorry,我去学习学习。

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-4 20:50

卡开发发发表于 2017-3-4 16:00
虽2D系统但在vasp使用slab模型周期性仍然是3D的，c方向如果随之变化就会引进其他因素影响能量，所以只要a、 ...

谢谢您的指导。我想得到的盒子是弛豫后没有应力，或者应力很小。如果用ISIF=4的话，盒子的体积不变，盒子的长宽高会变，这样的话能不能得到优化好的应力极小或者无应力的构型呢（我觉得可以）？这个问题困扰了两周多了

。再此感谢您的指导。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-3-4 22:40

zdt1991 发表于 2017-3-4 20:50
谢谢您的指导。我想得到的盒子是弛豫后没有应力，或者应力很小。如果用ISIF=4的话，盒子的体积不变，盒子 ...

对于2D系统，Stress计算的方式就不同了，还参考3D的stress没啥实际的意义。但我也认为恒定体积不一定是一个好的方案，因为可能也会造成其他的麻烦。有条件还是按照后续两种方案做比较好。

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-7 09:44

卡开发发发表于 2017-3-4 22:40
对于2D系统，Stress计算的方式就不同了，还参考3D的stress没啥实际的意义。但我也认为恒定体积不一定是一 ...

SYSTEM = dopedGraphene
PREC = Accurate
ENCUT = 550.000
  IBRION = 1
   NSW = 100
ISIF = 2
ALGO = Fast (blocked Davidson)
NELM = 60
POTIM = 0.5
  NELMIN = 2
EDIFF = 1.0e-04
  EDIFFG = -0.05
VOSKOWN = 1
  NBLOCK = 1
  INIWAV = 1
  ISTART = 0
  ICHARG = 2
LWAVE = .FALSE.
  LCHARG = .FALSE.
  LAECHG = .FALSE.
ADDGRID = .FALSE.
  ISMEAR = 0
SIGMA = 0.05
LREAL = Auto

以上是我的INCAR文件，您看有什么问题吗？我感觉优化出来的结果有问题，随着阶段能的选取的增大，最后每个阶段能收敛值呈现以下的的趋势。
250 -425.81415702
300 -428.61268432
350 -427.78195893
400 -427.18476862
450 -426.93918644
500 -426.87813469
550 -426.87215377
600 -426.96599104
650 -427.08327635
700 -427.18039078
750 -427.22727218

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-3-7 18:11

zdt1991 发表于 2017-3-7 09:44
SYSTEM = dopedGraphene
PREC = Accurate
ENCUT = 550.000

截断能测试建立在单点上就可以，否则影响的因素太多了。

作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-3-7 20:12

卡开发发发表于 2017-3-4 16:00
虽2D系统但在vasp使用slab模型周期性仍然是3D的，c方向如果随之变化就会引进其他因素影响能量，所以只要a、 ...

我看到好多石墨烯催化的文章貌似都是晶格参数和位置同时优化，好像也没做什么特殊处理，我之前听过一个VASP培训，有个例子是锂离子在石墨烯上迁移，就是用ISIF=3

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-7 20:39

jiangning198511 发表于 2017-3-7 20:12
我看到好多石墨烯催化的文章貌似都是晶格参数和位置同时优化，好像也没做什么特殊处理，我之前听过一个VA ...

谢谢喔，我对比了下各种参数下的，结果相差不大

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-3-7 21:35
本帖最后由卡开发发于 2017-3-7 21:39 编辑

jiangning198511 发表于 2017-3-7 20:12
我看到好多石墨烯催化的文章貌似都是晶格参数和位置同时优化，好像也没做什么特殊处理，我之前听过一个VA ...

关于这个问题有一些已经有的讨论：
https://www.researchgate.net/pos ... 2D_material_in_vasp
对于2D系统我个人觉得isif=3是个危险的操作。
也能找得到固定c轴的方案（如果c轴垂直于另外两个轴的话）http://blog.sciencenet.cn/blog-671981-731203.html

作者
Author: jiangning198511 时间: 2017-3-8 08:50

卡开发发发表于 2017-3-7 21:35
关于这个问题有一些已经有的讨论：
https://www.researchgate.net/pos ... 2D_material_in_vasp
对于2D ...

大多数人估计都没有仔细想过这个，如果计算结果与他的猜测差不多，大家也就不去仔细思考到底ISIF=3是否对2D合理了

，
http://blog.sciencenet.cn/blog-671981-731203.html
这里提到优化表面要固定晶胞参数，但好像VASP_WIKI上给的例子没有固定晶胞参数，所以本着“实用主义”原则，如果计算结果没什么大的偏差，ISIF=3是首选

PS: 对于2D材料的预测而言，估计一般的几何优化是不够的，需要考虑全局结构搜寻，而对已经实验室发现的2D材料，讨论其性质时只要结构在变化不大，计算结果应该也是可信的。
PSS : 个人愚见，

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-3-8 10:09

jiangning198511 发表于 2017-3-8 08:50
大多数人估计都没有仔细想过这个，如果计算结果与他的猜测差不多，大家也就不去仔细思考到底ISIF=3是否对 ...

用其他程序的时候我是吃过真空层塌掉和stress收敛不了的苦头我才这么说的，不过恰好和Jürgen Furthmüller的结论是一样的罢了，手册当然也不可能面面俱到。2D系统的stress应该也不是3x3，大体可以看成c轴fix在无穷大的情形，实际模拟没法这么做而已。

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-23 16:48

卡开发发发表于 2017-3-8 10:09
用其他程序的时候我是吃过真空层塌掉和stress收敛不了的苦头我才这么说的，不过恰好和Jürgen Furthmüll ...

LDAUTYPE = 2
LDAUL = -1 -1 2
  LDAUU = 0.00 0.00 3.012
  LDAUJ  = 0.00 0.00 0.902
  LDAUPRINT = 2
LVDW = .TRUE.

再请教您一个问题,在+U的体系统，在INCAR文件里，计算的时候U和J的值，没有在文献中找到，只找到了具体的U-J的值，请问U和J的值是要经过计算获得吗？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-3-23 22:01
LDAUTYPE = 2只要任何U-J相同的情况U和J任意取值结果都一样。

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-23 23:54
好的，谢谢

作者
Author: zdt1991 时间: 2017-3-23 23:54

卡开发发发表于 2017-3-23 22:01
LDAUTYPE = 2只要任何U-J相同的情况U和J任意取值结果都一样。

好的，谢谢
非常感谢您的指导。

作者
Author: 珊珊来迟 时间: 2018-1-2 18:25

卡开发发发表于 2017-3-4 16:00
虽2D系统但在vasp使用slab模型周期性仍然是3D的，c方向如果随之变化就会引进其他因素影响能量，所以只要a、 ...

老师关于优化晶格常数，我有几个问题想请教您，是一个三斜体系，有实验单晶（实验晶格常数为6.9988 7.2813 11.2715），以此为基础进行优化：1.若采用优化缩放系数的方法，我是这样设置的您看可以吗？
for a in  $(seq 0.98 0.01 1.07)
do
cat > POSCAR <<!
crystal
$a
      6.9987998009       0.0000000000       0.0000000000
   -0.0369809416       7.2812061562       0.0000000000
   -2.3167224924       -2.7680103371       10.6779033364

。。。。。
用ISIF=2优化，取能量最低点对应的结构。相应的晶格常数为7.0688  7.3541  11.3842
2.若直接用ISIF=3的方法去优化晶格参数，
a）第一步已经用ISIF=3优化了晶胞形状和原子位置，还需要再用ISIF=2弛豫一下原子位置吗？

b）我见大师兄官网上的教程说用ISIF=3进行优化时需提高截断能，一般用600eV，我用这个方法优化出来a方向的晶格常数和实验差很多是为什么？（以实验得到的单晶作为POSCAR去优化的）
用ISIF=3优化得到的结果是7.2237  7.2351  11.2288
3.我知道的还有拟合状态方程的方法来获得晶格常数，所以我现在不太清楚怎么判断哪种方法得到的结构是最优的呢？
优化三斜晶系的晶格常数的话哪种方法比较常用呢？
期待您的回复！

作者
Author: 卡开发发 时间: 2018-1-2 18:55

珊珊来迟发表于 2018-1-2 18:25
老师关于优化晶格常数，我有几个问题想请教您，是一个三斜体系，有实验单晶（实验晶格常数为6.9988 7.281 ...

1、调整缩放系数用isif=2优化的过程晶格的大小发生变化，但晶格的形状不会发生变化，这其实等同于引进了更多的约束条件，你可以考虑试试固定晶格体积而不固定形状的优化方式看看什么结果。
2、a)原则上不必重新用isif=2优化。
b)确实要用更高的动能截断和k点，最好测试到力和应力都收敛会比较稳妥。差很多的原因我暂时不好说，大概有可能：
1）自由度多了之后确实难优化一些。
2）可能是交换关联泛函选取的原因，比如体系是色散作用主导的可能一般的方法会很难算准确，需要特定的修正。
3）数值误差，比如动能截断和k点。
3、我不知道你所谓的拟合是哪种，拟合EOS就是调整缩放系数来拟合晶体状态方程。原则来说拟合EOS和优化晶格两种方法都是可以的。

作者
Author: 珊珊来迟 时间: 2018-1-2 20:24

卡开发发发表于 2018-1-2 18:55
1、调整缩放系数用isif=2优化的过程晶格的大小发生变化，但晶格的形状不会发生变化，这其实等同于引进了 ...

谢谢您的回复！
老师用ISIF=4固定体积优化的时候需要保持晶格常数a b c的比例固定吗？
另外老师我不太清楚测试到应力收敛该怎么看？
我拟合EOS不是调整的缩放系数，是设置一系列不同的a，然后用isif=4优化，最后来拟合的。
那第一种调整缩放系数，然后用isif=4来优化，找能量最低点的方法其实和拟合EOS的方法是一样的了？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2018-1-2 21:45

珊珊来迟发表于 2018-1-2 20:24
谢谢您的回复！
老师用ISIF=4固定体积优化的时候需要保持晶格常数a b c的比例固定吗？
另外老师我不太 ...

不需要固定比例，a、b、c的比例会被优化。stress是一个3x3的矩阵，简单点你也可以看pressure。拟合EOS找结构可以看成就是找一个合适的函数来插值得到最低点。

作者
Author: 珊珊来迟 时间: 2018-1-2 22:33

卡开发发发表于 2018-1-2 21:45
不需要固定比例，a、b、c的比例会被优化。stress是一个3x3的矩阵，简单点你也可以看pressure。拟合EOS找 ...

那用这种方法可以得到各个缩放系数下对应的晶格常数和能量，然后是可以直接取能量最低点的结构作为最终的晶格常数，还是要继续用已经得到的各个体积和能量接着去做EOS拟合再得到最终结构？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2018-1-2 22:37

珊珊来迟发表于 2018-1-2 22:33
那用这种方法可以得到各个缩放系数下对应的晶格常数和能量，然后是可以直接取能量最低点的结构作为最终的 ...

取能量最低的就行。

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