USPEX 10.2 manual: 如何设置VC-NEB计算的初始路径

6.4 如何设置VC-NEB计算的初始路径

VCNEB方法对于寻找相变路径非常有效，但是必须小心地准备初始路径。在VCNEB的计算中，晶胞旋转发生在初始和最终的结构附近，这里初始和最终的图像包含许多相同结构。我们使用改进的Variable-Image-Number方法将会自动阻止晶胞旋转，这会节约很多时间。

另外，你也可以在使用VCNEB方法产生初始图像集之前使用避免旋转的技术。一般的具有欧拉角 $R(\phi , \theta , \psi )$ 的 $3 \times 3$ 的旋转矩阵和晶格镜像操作符 $M(x, y, z)$ 矩阵将会被定义。在VCNEB运算之前，将会在欧拉角空间和镜像操作符空间中使用全局数值搜索寻找最小晶胞转变距离 $\Delta h$ :

$\begin{equation} \Delta h = \left| {h_{initial} - R(\phi ,\theta ,\psi ) M(x,y,z)h_{final}}\right|. \end{equation}$

(14)

最后的图像image $\tilde h_{final}$ 的避免旋转晶格向量将会作为终点的图像：

$\begin{equation} \tilde h_{final} = R(\phi ,\theta ,\psi )M(x,y,z)h_{final}. \end{equation}$

(15)

更重要的是，我们需要阻止在指定初始和最终图像的原子分数坐标 $\mathbf{r}_{v}$ 时的随机性（正确地反应初始和最终结构的位置）。否则的话，计算将很难收敛或者相同的路径被重复发现，如图 16中所展示的。对于更复杂的体系，如果你没有一个好的初始路径，你将会得到一些不合理甚至是混乱的路径。对最小化来自两个端点图像的原子间距离的全局数值搜索可以帮助VCNEB方法重新分配原子序列。在VCNEB计算前自动创建模型路径对于算法的稳定性和收敛性十分关键，是研究大型复杂系统的前提。

$\includegraphics[scale=0.8]{pic/VCNEB_pathway}$

Figure 17: 当设置“不好”的初始Image文件会发现相同的路径。该路径是GaN在45 GPa静压下B3 $\rightarrow$ B1的相变。在Images-11和-21，单斜晶胞中的B1和B3结构在MEP搜索时被发现。Ga原子在相变过程中沿箭头方向移动。