VASP计算AgGaS2能带及态密度及光学性质

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本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了光学性质中的多个重要参数，包括折射率、吸收系数、能量损失系数和消光系数等。文章还详细阐述了非线性光学性质的计算方法，涉及KPOINTS、EIGENVAL和momentum_matrix三个关键文件，并展示了计算静态和动态倍频系数的步骤及结果。通过计算，得出了最大倍频系数的具体数值。文章最后提到，如有相关需求，可以通过主页联系作者进行进一步了解。

第一步：构型优化

1．准备四个输入文件

POSCAR INCAR POTCAR KPOINTS

POSCAR: 从ms中导入AgGaS2结构，选择CASTEP，file，save，并保存成原包。这样，得到一隐藏文件.cell, 将它用编辑器打开，从中得到vasp所需的POSCAR信息，修改得到POSCAR。

AgGaS2 bulk

1.000000000000000

-2.7934999465942410 2.7934999465942370 5.2045001983642580

2.7934999465942370 -2.7934999465942390 5.2045001983642590

2.7934999465942380 2.7934999465942380 -5.2045001983642580

4 2 2

Direct

0.3750000000000000 0.4072000086307526 0.5322000086307526

0.8750000000000000 0.8427999913692474 0.4677999913692474

. . . . . . . . . . . .

2.POTCAR:用PBE-GGA的赝势，提取，Ag Ga O的赝势合并成一个赝势。（一般VASP有自带）

3.下面是INCAR

SYSTEM = optimization of AgGaS2

LPLANE=.TRUE.

NPAR= 8

Elecronic minimisation

ISTART = 0

LREAL = .FALSE.

PREC = Low

EDIFF = 1e-4

EDIFFG = -0.03

IALGO = 48

NELMIN = 4

ISYM = 0

GGA = PBE

ISPIN = 1

NBANDS = 120

OUTPUT CONTROL

LCHARG = .TRUE.

LWAVE = .TRUE.

LVTOT = .FALSE.

IONIC RELAXATION

NBLOCK = 1

NSW = 1

IBRION = -1

DOS RELATED (disabled)

ISMEAR = 0 (tetrahedron/gaussian/m-p)

SIGMA = 0.05

4.再下面KPOINTS

4 4 4

0 0 0 至此，四文件已准备好，进行计算，

mpiexec -np 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi < /dev/null > vasp.out &（运行命令）

（问题：计算前对某些参数的测试，比如截断能，晶格参数等，标准是什么？vasp运行后，不知道结果是否满足要求呢？）

第二步：将构型优化后产生的CONTCAR文件拷贝为POSCAR文件

mpiexec -np 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi < /dev/null > vasp.out &（运行命令）

第三步：能带的计算.建立新的计算目录

mkdir band 创建目录

cd band 进入目录

cp ../INCAR .

cp ../PO* .

cp ../CHG* .

对INCAR文件作如下修改：

ICHARG =11

NBANDS=120 与上面构型优化时一致

建立新的KPOINTS 手动定义K点

AgGaS2

Rec（关键字要对齐第一行）

0.5000 0.5000 0.5000 1.0000

0.4500 0.4500 0.4500 1.0000

. . . . . .

K点坐标获得途径

布里渊区各特殊点的坐标可利用CASTEP获得

然后编辑

vi inp

lin1 特殊点

lin2 特殊点之间的取点数

lin3 第一个K点的坐标

lin4 第二个K点的坐标

. . . . （同上..）

. . . .

保存

运行 vasp_kpoints<inp

就可以得到坐标

手动到KPOINTS

运行VASP

mpiexec -np 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi < /dev/null > vasp.out &（运行命令）

在运行

Vaspband

Draw the band structure of VASP

Two files, EIGENVAL and OUTCAR are needed

----------------------------------------------------------------

Spin-polarized calculation(T/F)? (是否自旋极化计算)

Number of lines along the BZ: (布里渊区特殊线数目)

K point sequence used to separate lines: (各线段始终点序号)

1 11 21 31 41 51

Set the Fermi level to zero(T/F)? (是否费米设置为零点)

可以得到相应的 band.dat 用origin绘图

然后标注各个特殊点

Fermi energy=1.2182v exp=2.76ev (可能是参数设计太粗糙…) 不过放大还算清楚..

(用MS作图 K网格相同)

第四步:DOS的计算及其绘图

其POSCAR POTCAR KPOINTS可以相同于第一步优化

设置INCAR

SYSTEM = optimization of AgGaS2

NPAR= 8

LPLANE = .TRUE.

Elecronic minimisation

ISTART = 3 (从WAVECAR读入波函数)

LREAL= .FALSE.

PREC = Medium

EDIFF = 1e-4

EDIFFG = -0.02

IALGO = 48

NELMIN = 3

ISYM = 1

ISIF = 3

ISPIN = 1

ISMEAR = 0

SIGMA = 0.1

NBANDS=120

LORBIT=11 (投影到 s.p.d)

NEDOS=501 （DOS的点数）

ICHARG=11 (从CHG读入电荷密度)

EMIN=-20

EMAX=20

OUTPUT CONTROL

LCHARG = .TRUE.

LWAVE = .TRUE.

LVTOT = .FALSE.

IONIC RELAXATION

NBLOCK = 1

NSW = 1

IBRION = -1

POTIM = 0.05

运行vasp 命令同上

然后编写DOS

F （是否自旋极化计算）

9 （轨道数）

6 （要计算的DOS）

-1 （为负数时，表示所考察的为原子的DOS）

1 （原子编号）

-1 （为正正数时，表示为原子轨道的DOS）

2 （下面都同上）

-1

保存运行vaspdos (如果没有设定路径的话。要自己指定路径)

可以得到fort.25 文件

运行cdos98 不过需要加一条DOS数

就可以得到 DOS1 DOS2 DOS3 . . . . . .

用origin分别绘图…..

（可能是DOS编号出现错误了的原因导致Ga(p)和S(p) 没有画出..）

第五步:光学性质的计算

（一）线性的计算

1.也是进行构型优化(同能带计算时结构优化)..只是计算中INCAR文件需包含关键词：ISIF = 3

所有计算均需采用PAW型赝势

2.构型优化后将CONTCAR拷贝成POSCAR

在INCAR里面

NPAR=1 (计算光学性质时，必须按能带依次处理)

LOPTICS = .TRUE. (计算光学性质)

NSW=1

IBRION= -1(无需进行构型优化)

计算结束后 (正常), 会得到OPTIC（用于计算线性光学性质）和momentum_matrix

（用于计算NLO即非线性光学性质）

3.编辑OPTCRT文件常用关键词及其含义

ISYMM = 2

OMMIN = 0

OMMAX = 20

NEDOS = 4000

NBCON = 200

LJDOS = .TRUE.

LDOS = .TRUE.

LKRAMERS = .TURE.

GAMMA = 0.002

LSEARCH =.TRUE.

EMINSEARCH = 0

EMAXSEARCH = 20

SCISSOR=0.5

4.创建一个新目录，将OPTIC OPTCTR,KPOINTS,POSCAR 到其下

命令 cp ../ OPTIC . OPTCTR,KPOINTS,POSCAR .

修改KPOINTS

创建个临时目录复vasp计算所需要的四个输入文件.运行单机版vasp。

（由于56机子没有装单机版,所以这一步COPY到其他的机子上做的）

单机运行命令

~/bin/vasp.4.5-mk-sp-pgi</dev/null>vasp.out&

将其中的IBZKPT复为KPOINTS

运行vasp

命令：mpiexec –np 8 ~/bin/vasp.4.5-mk-mp-pgi</dev/null>vasp.out&

正常运行将产生2个文件

EPS----存放介电函数数据

JDOS----存放JDOS数据

在运行vasp_lo

用origin软件根据EPS数据绘图

在此基础上才可以得到其他线性光学性质：

（1）折射率(refractive index)

（2）吸收系数（adsorption constant）

（3）能量损失系数(energy-loss coefficient) ：

（4）消光系数（extinction coefficient）

(5)双折射率曲线

(6)光导电变化曲线

(二)非线性光学性质

1. 非线的运行需要以下三个文件

KPOINTS、EIGENVAL和momentum_matrix三个文件，

其中KPOINTS文件内容与计算线性光学性质相同.

EIGENVAL文件为vasp计算输出文件

运行vasp_nlo，需输入以下数据：

momentum_matrix 存放跃迁矩阵元的文件名

177.32 单胞体积

2.76 实验带隙(若为0则无需对带隙进行校正)

1 起始能带(一般均为1)

38 终止能带

F 为False时表示只计算静态倍频系数

2.运行后会得到静态倍频系数的计算结果.(此数据好像没有自己保存)

d( 1, 1) SHG (real part)= 1.60120 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 1, 2) SHG (real part)= -2.37106 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 1, 3) SHG (real part)= -2.72264 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 1, 4) SHG (real part)= 10.98424 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 1, 5) SHG (real part)= -0.00510 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 1, 6) SHG (real part)= -2.46438 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 2, 1) SHG (real part)= -2.46438 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 2, 2) SHG (real part)= 0.34388 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 2, 3) SHG (real part)= -1.40097 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 2, 4) SHG (real part)= -0.42303 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 2, 5) SHG (real part)= 10.98424 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 2, 6) SHG (real part)= -2.37106 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 3, 1) SHG (real part)= -0.00510 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 3, 2) SHG (real part)= -0.42303 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 3, 3) SHG (real part)= 1.21340 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 3, 4) SHG (real part)= -1.40097 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 3, 5) SHG (real part)= -2.72264 and (imag part) 0.00000(pm/V)

d( 3, 6) SHG (real part)= 10.98424 and (imag part) 0.00000(pm/V)

由上可得最大倍频系数为d（1.4）

动态倍频系数计算运行vasp

需要输入以下数据

momentum_matrix 存放跃迁矩阵元的文件名

42.34 单胞体积

2.26 实验带隙

1 起始能带

26 终止能带

T 为True时表示要计算动态倍频系数

10 考察动态倍频系数时的能量范围

500 格点数

1 4 倍频系数分量d14

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首次发布时间：2021-08-02