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VASP+Phonopy计算声子谱
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VASP+Phonopy计算声子谱
1.有限位移法，或称Finite displacement方法2.密度泛函微扰理论1.1 结构优化1.2 扩胞1.3 重命名1.4 修改INCAR1.5 构造力学文件FORCE_CONSTRAINS1.6 编辑band.conf文件1.7 生成band.yaml文件1.8 声子谱数据文件PBAND.dat
在第一性原理计算过程中，研究体系的稳定性是经常遇到的一个问题，我们可以从很多方面来解释，其中可以使用声子谱研究体系的动力学稳定性。 在固体理论中，声子是晶格振动的简正模能量量子，声子用来描述晶格的简谐振动。在量子力学中，固体内存在原子核之间的相互作用、电子间的相互作用还有原子核与电子间的相互作用。其中，电子的运动规律用密度泛函理论得到，而原子核的运动规律则用声子来描述。 目前，声子谱是研究材料热力学性质的一个很好的切入点，对于三维块体材料，声子谱分光学波（高）和声学波频率（低），当声子谱全部在0点以上，说明材料没有出现虚频，也就是说材料是相对稳定存在的。 那么，如何计算声子谱是我们关注的重点。目前计算声子谱的方法有两种，分别是直接法即有限位移法和密度泛函微扰理论。 通过在优化后的平衡结构中引入原子位移，计算作用在原子上的Hellmann-Feynman力，进而由动力学矩阵算出声子色散曲线。 2.密度泛函微扰理论密度泛函微扰理论或称DFPT，通过计算系统能量对外场微扰的响应来求出晶格动力学性质，直接计算出原子的移动而导致的势场变化，再进一步构造出动力学矩阵，进而算出声子谱。 这两种方法的计算方式略有不同，今天我们简单描述通过VASP运用有限位移法怎么计算声子谱，以SiO2-HP为例，详细参考官网（VASP & phonopy calculation — Phonopy v.2.12.0），具体操作如下： 1.1 结构优化第一步需要用高精度优化结构，优化完之后将CONTCAR复制为POSCAR进行下一步操作。 cp CONTCAR POSCAR 1.2 扩胞利用Phonopy软件对高精度优化之后的结构进行扩胞。 phonopy -d --dim="4 4 1" # 按照自己的要求扩胞 1.3 重命名将执行上述 命令扩胞后生成的文件进行重命名。 mv POSCAR POSCAR-unitcell mv SPOSCAR POSCAR 1.4 修改INCAR对INCAR进行以下设置，提交任务计算力学Hessian矩阵。 IBRION = 8 NSW = 1 IALGO = 38 1.5 构造力学文件FORCE_CONSTRAINS计算完成后执行以下命令，根据VASP计算的vasprun.xml文件来生成计算声子谱所需的力学文件FORCE_CONSTRAINS。 phonopy --fc vasprun.xml 1.6 编辑band.conf文件编辑band.conf文件（若没有改文件，则新建一个），该文件给出了高对称点路径的信息。 ATOM_NAME = In Se DIM = 4 4 1 BAND = 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 FORCE_CONSTANTS = READ 1.7 生成band.yaml文件执行以下命令来生成band.yaml文件 phonopy --dim="5 5 1" -c POSCAR-unitcell -p -s band.conf命令正确执行后会生成phonopy.yaml、band.yaml和band.pdf文件 1.8 声子谱数据文件PBAND.dat执行以下命令得到声子谱数据文件PBAND.dat。 phonopy-bandplot --gnuplot > PBAND.dat # 可导入Origin画图新型网状β-EuSn2As2高压晶体结构及其两步重构相变机制 |
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