我們平時(shí)最常用的研究方法是做單點(diǎn)能計(jì)算，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、從頭計(jì)算的分子動(dòng)力學(xué)和電子結(jié)構(gòu)相關(guān)性質(zhì)的計(jì)算。

一般我們的研究可以按照這樣的過(guò)程來(lái)進(jìn)行

如果要研究一個(gè)體系的最優(yōu)化構(gòu)型問(wèn)題可以首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)弛豫優(yōu)化，然后對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行性質(zhì)計(jì)算或者單點(diǎn)能計(jì)算。

如果要研究一個(gè)體系的熱力學(xué)變化過(guò)程可以首先進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程模擬，然后在某個(gè)溫度或壓強(qiáng)下進(jìn)行性質(zhì)計(jì)算或者單點(diǎn)能計(jì)算。

如果要研究一個(gè)體系的熱力學(xué)結(jié)構(gòu)變化可以首先在初始溫度下進(jìn)行NVT計(jì)算，然后進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)退火，然后在結(jié)束溫度下進(jìn)行性質(zhì)計(jì)算研究。

什么是單點(diǎn)能計(jì)算(singlepoint energy)？如何計(jì)算？

跟其它軟件類(lèi)似，VASP具有單點(diǎn)能計(jì)算的功能。也就是說(shuō)，對(duì)一個(gè)給定的固定不變的結(jié)構(gòu)（包括原子、分子、表面或體材料）能夠計(jì)算其總能，即靜態(tài)計(jì)算功能。

單點(diǎn)能計(jì)算需要的參數(shù)最少，最多只要在KPOINTS文件中設(shè)置一下合適的K點(diǎn)或者在INCAR文件中給定一個(gè)截?cái)嗄蹺NCUT就可以了。還有一個(gè)參數(shù)就是電子步的收斂標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置EDIFF，默認(rèn)值為EDIFF=1E-4，一般不需要修改這個(gè)值。

具體來(lái)說(shuō)要計(jì)算單點(diǎn)能，只要在INCAR中設(shè)置IBRION=-1也就是讓離子不移動(dòng)就可以了。

什么是結(jié)構(gòu)優(yōu)化(structureoptimization)？如何計(jì)算？

結(jié)構(gòu)優(yōu)化又叫結(jié)構(gòu)弛豫（structure relax），是指通過(guò)對(duì)體系的坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，使得其能量或內(nèi)力達(dá)到最小的過(guò)程，與動(dòng)力學(xué)退火不同，它是一種在０Ｋ下用原子間靜力進(jìn)行優(yōu)化的方法?？梢哉J(rèn)為結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的基態(tài)結(jié)構(gòu)，能夠在實(shí)驗(yàn)之中獲得的幾率要大些（當(dāng)然這只是理論計(jì)算的結(jié)果，必須由實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證）。

一般要做弛豫計(jì)算，需要設(shè)置弛豫收斂標(biāo)準(zhǔn)，也就是告訴系統(tǒng)收斂達(dá)成的判據(jù)（convergence break condition)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到能量變化減小到一個(gè)確定值時(shí)例如EDIFFG=1E-3時(shí)視為收斂中斷計(jì)算，移動(dòng)離子位置嘗試進(jìn)行下一步計(jì)算。EDIFFG這個(gè)值可以為負(fù)，例如EDIFFG=-0.02，這時(shí)的收斂標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)所有離子間作用力都小于給定的數(shù)值，如0.02eV/A時(shí)視為收斂而中斷。

弛豫計(jì)算主要有兩種方式：準(zhǔn)牛頓方法(quasi-Newton RMM-DIIS)和共軛梯度法(CG)兩種。準(zhǔn)牛頓方法計(jì)算速度較快，適合于初始結(jié)構(gòu)與平衡結(jié)構(gòu)（勢(shì)能面上全局最小值）比較接近的情況，而CG方法慢一些，找到全局最小的可能性也要大一些。選擇方法為IBRION=1時(shí)為準(zhǔn)牛頓方法而IBRION=2時(shí)為CG方法。

具體來(lái)說(shuō)要做弛豫計(jì)算，設(shè)置IBRION=1或者2就可以了，其它參數(shù)根據(jù)需要來(lái)設(shè)置。NSW是進(jìn)行弛豫的最大步數(shù)，例如設(shè)置NSW=100，當(dāng)計(jì)算在100步之內(nèi)達(dá)到收斂時(shí)計(jì)算自動(dòng)中斷，而100步內(nèi)沒(méi)有達(dá)到收斂的話(huà)系統(tǒng)將在第100步后強(qiáng)制中止（平常計(jì)算步數(shù)不會(huì)超過(guò)100步，超過(guò)100步可能是計(jì)算的體系出了問(wèn)題）。參數(shù)通常可以從文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，例如收斂標(biāo)準(zhǔn)EDIFFG等。

有的時(shí)候我們需要一些帶限制條件的弛豫計(jì)算，例如凍結(jié)部分原子、限制自旋的計(jì)算等等。凍結(jié)部分原子可以在POSCAR文件中設(shè)置selective dynamic來(lái)實(shí)現(xiàn)。自旋多重度限制可以在INCAR中以NUPDOWN選項(xiàng)來(lái)設(shè)置。另外ISIF選項(xiàng)可以控制弛豫時(shí)的晶胞變化情況，例如晶胞的形狀和體積等。

費(fèi)米面附近能級(jí)電子分布的smearing是一種促進(jìn)收斂的有效方法，可能產(chǎn)生物理意義不明確的分?jǐn)?shù)占據(jù)態(tài)情況，不過(guò)問(wèn)題不大。在INCAR文件中以ISMEAR來(lái)設(shè)置。一般來(lái)說(shuō)K點(diǎn)只有一兩個(gè)的時(shí)候采用ISMEAR=0，金屬體材料用ISMEAR=1或2,半導(dǎo)體材料用ISMEAR=-5等等。不過(guò)有時(shí)電子步收斂速度依然很慢，還需要設(shè)置一些算法控制選項(xiàng)，例如設(shè)置ALGO=Very_Fast，減小真空層厚度，減少K點(diǎn)數(shù)目等。

弛豫是一種非常有效的分析計(jì)算手段，雖然是靜力學(xué)計(jì)算但是往往獲得一些動(dòng)力學(xué)得不到的結(jié)果。

文來(lái)自小木蟲(chóng)論壇，答主：六198，原文鏈接：

http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=1428501

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