为了正确运行USPEX,有一些对Specific/文件夹中文件的提示, 以便使用USPEX进行结构弛豫。我们以VASP为例子:
计算产生的最终结构必须被很好的弛豫,能量和精度收敛。 要点是你设置的能量排名必须正确(要检查这个,查看输出中的E_series.pdf文件)。
计算的POTCAR文件:为了得到正确的结果,你的赝势的核(或者PAW势) 不应该重叠超过10–15%。
为了以一个低的代价获得精确的弛豫,对每一个结构设置至少三步弛豫。 就是说至少有三个INCAR文件 (INCAR_1, INCAR_2, INCAR_3, …) 。通常我们会设4–5 步弛豫。
你的初始结构通常远离局部最小点,在这种情况下,INCAR_1,2 首先应该在保持体积固定的情况下(ISIF=4)弛豫原子和晶胞形状, 然后在INCAR_3,4中做完全弛豫(ISIF=3),在INCAR_5中完成 非常精确的单点计算(ISIF=2,NSW=0)。 例外情况:当你做固定晶胞预测, 和在进化分子动力学中(除了全弛豫),你必须设ISIF=2。
当你的体积不改变时,你可以使用默认的平面波截止能。 当你再INCAR中使用ISIF=3,你必须将其增加30–40%,否则你会得到一个大的Pulay 应力。你的收敛准则一开始比较松,但是在结束时应该紧一点, 例如:EDIFF=1e-2和EDIFFG=1e-1在INCAR_1中,逐渐的 收紧至EDIFF=1e-4和EDIFFG=1e-3在INCAR_4中。 timesteps(NSW)的最大值应该足够大保证好的弛豫, 但也不能太大以避免在一些差的构型上浪费太多机时。你的系统越大,NSW就越大。
选择一个有效的弛豫算法可以节省很多时间,在VASP中, 我们推荐开始弛豫时使用共轭梯度(IBRION=2,POTIM=0.02)而当结构接近局部小值时, 转换至IBRION=1,POTIM=0.3。
即使你研究的是绝缘体系,你采样的许多构型将会是金属性的, 所以为了得到收敛的结果,你必须使用“金属化”处理—这对于金属和绝缘体同样适用。 我们推荐Methfessel-Paxton重叠方案(ISMEAR=1)。 对于一个清楚的金属系统,使用ISMEAR=1,SIGMA=0.1–0.2。 对于一个清楚的绝缘系统,我们推荐ISMEAR=1和SIGMA从0.1 (INCAR_1) 开始降至0.03–0.04。
这里,我们提供一个INCAR文件的例子,这是关于单元晶胞中有16个原子的C, 默认的POTCAR中 ENCUT=400 eV:
INCAR_1: PREC=LOW EDIFF=1e-2 EDIFFG=1e-1 NSW=65 ISIF=4 IBRION=2 POTIM=0.02 ISMEAR=1 SIGMA=0.10
INCAR_2: PREC=NORMAL EDIFF=1e-3 EDIFFG=1e-2 NSW=55 ISIF=4 IBRION=1 POTIM=0.30 ISMEAR=1 SIGMA=0.08
INCAR_3: PREC=NORMAL EDIFF=1e-3 EDIFFG=1e-2 ENCUT=520.0 NSW=65 ISIF=3 IBRION=2 POTIM=0.02 ISMEAR=1 SIGMA=0.07
INCAR_4: PREC=NORMAL EDIFF=1e-4 EDIFFG=1e-3 ENCUT=600.0 NSW=55 ISIF=3 IBRION=1 POTIM=0.30 ISMEAR=1 SIGMA=0.06
INCAR_5: PREC=NORMAL EDIFF=1e-4 EDIFFG=1e-3 ENCUT=600.0 NSW=0 ISIF=2 IBRION=2 POTIM=0.02 ISMEAR=1 SIGMA=0.05
除了在准进化过程中我们没有改变晶胞的形状,准分子动力学的原理其实和USPEX非常类似。 因此我们需要给所有的准进化添加ISIF=2。如果开启了全弛豫模式,我们可以再 所有的步的弛豫中添加ISIF=3。如果我们按以下方式设置: The philosophy of METADYNAMICS is very similar to USPEX, except that we DO NOT change the cell shape during the META evolution. Therefore, we need to put ISIF=2 for all META steps. If the full relaxation mode is on, we can put ISIF=3 for the steps of full relaxation. Therefore, if we have the following set up:
% abinitioCode 1 1 1 (1 1) % ENDabinit
那么ISIF应该是“2 2 2 3 3”对应的是INCAR_1, …, INCAR_5。
不同于USPEX,VC-NEB方法并不需要来自外部代码的结构弛豫, 它通过VC-NEB自身并结合外部代码计算得到的力来进行结构弛豫。 因此设置文件时会有一些不同。以VASP的INCAR文件为例, 我们需要设置NSW=0去避免结构弛豫,但是ISIF=2或者3来提取 原子上的力和晶格上的应力张量。我们也建议设置PREC=Accurate从而 对力和应力有一个好的估计以加速VC-NEB的计算。一个针对VC-NEB的INCAR文件例子如下:
INCAR_1: PREC=Accurate EDIFF=1e-4 EDIFFG=1e-3 ENCUT=600.0 NSW=0 ISIF=2 IBRION=2 POTIM=0.02 ISMEAR=1 SIGMA=0.05