VASP 收敛性测试的小脚本

2023-04-14 05:08| 来源: 网络整理| 查看: 265

VASP 收敛性测试的小脚本 2021-04-16 PhysicalChemistry 文章目录 SIGMA 的测试 ENCUT 的测试晶格参数的测试晶格常数的测试晶格长度的测试 Slab 衬底层数的测试

一般而言，在使用 VASP 计算体系之前都需要对一些参数做收敛性测试，侯老师1 曾写过一本VASP 入门手册，里面给了一些测试计算参数的小脚本，这里我也给出一些我经常用的收敛性测试脚本，权当抛砖引玉了。

本文提供的测试脚本可以写进提交任务的脚本中，进而充分利用超算上多核、多节点的计算资源。需要注意的是，这些脚本本身并不产生 VASP 的输入文件，而是在已有的文件基础上进行修改。

SIGMA 的测试

和上面的使用前提一样， INCAR 应提前准备好。 SIGMA 收敛的标准通常是 dE 绝对值小于 1.0meV/atom 。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 #!/bin/bash #SBATCH xx ... set -e set -o pipefail VASP_EXEC="srun /path/to/vasp" # "mpirun -np xxx" is also ok date >> sigma.txt for i in 0.8 0.5 0.3 0.1 0.08 0.05 ; do echo sed -i "s/^.*\\bSIGMA\\b.*$/ SIGMA = $i" INCAR eval ${VASP_EXEC} TS=$(grep "EENTRO" OUTCAR | tail -1 | awk '{print $5}') echo "$i $TS" >> sigma.txt done echo "NIONS = " $(grep NIONS OUTCAR | awk '{print $12}') >> sigma.txt ENCUT 的测试

使用前请先写好一个 INCAR ，并确保里面包含 ENCUT 字段，且 ENCUT 单独占一行（否则同一行内的其它参数会被舍去）。通常而言，达到收敛的标志是相邻两次迭代的能量小于 1.0meV/atom 。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 #!/bin/bash #SBATCH xx ... set -e set -o pipefail VASP_EXEC="srun /path/to/vasp" # "mpirun -np xxx" is also ok date >> encut.txt for i in {200..500..50}; do sed -i "s/^.*\\bENCUT\\b.*$/ ENCUT = $i" INCAR eval ${VASP_EXEC} E=$(grep TOTEN OUTCAR | tail -1 | awk '{printf "%12.6f", $5}') # Extract TOTEN from OUTCAR echo "$i $E" >> encut.txt done echo "NIONS = " $(grep NIONS OUTCAR | awk '{print $12}') >> encut.txt 晶格参数的测试晶格常数的测试

执行这个测试需要准备好 POSCAR ，这个测试不依赖 ASE 等包，因为它实质上是在更改 POSCAR 第二行的 scale factor 。这个测试只是相对粗糙的测试，因此这里就直接在原位覆盖前一次的计算结果了。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 #!/bin/bash #SBATCH xx ... set -e set -o pipefail VASP_EXEC="srun /path/to/vasp" # "mpirun -np xxx" is also ok date >> a.txt for i in $(seq 0.99 0.001 1.01) do sed -i "2c $i" POSCAR echo -e "a = $i angstrom" eval ${VASP_EXEC} E=`grep "TOTEN" OUTCAR | tail -1 | awk '{printf "%12.6f", $5 }'` V=`grep "volume" OUTCAR | tail -1 | awk '{printf "%12.4f", $5}'` printf "a = %6.3f Vol = %10.4f Energy = %18.10f\n" $i $V $E >> a.txt tail -1 a.txt done echo -e "\n\n" >> a.txt#+end_src 晶格长度的测试

在测试晶格的角度、长度时就不得不使用其它包了，Python 的 ASE 包提供了相对完善的基础设施，这里在使用它来辅助完成晶格测试的工作。另外，在测试 Slab 的真空层厚度时也可以使用这个脚本2。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 #!/usr/bin/env python3 import os from ase.io import read as poscar_reader poscar = poscar_reader("POSCAR") cell = poscar.get_cell().copy() for i in range(1, 7): cell[-1, -1] += 5.0 # Increase length along z axis by 5 angstroms each time poscar.set_cell(cell) dirname = "{:02}".format(i*5) if not os.path.exists(dirname): os.mkdir(dirname) # create directories for each test poscar.write(dirname + "/POSCAR", vasp5=True, direct=True) for infile in ['INCAR', 'POTCAR', 'KPOINTS', 'sub_vasp_tahoma']: abspath = os.path.abspath(infile) os.symlink(abspath, dirname + "/" + infile) pass print("POSCAR saved in {}".format(dirname + "/POSCAR")) pass

用户可以根据自己需要随意更改晶格的参数，具体的需求可以通过阅读 ASE 的文档3来实现，这里就不一一列举了。

Slab 衬底层数的测试

一般而言，结构建模都是在 Materials Studio 上完成的（我现在也是如此），但如果有对 Slab 衬底做收敛性测试的需求，还是要借助一下 ASE ，它也内置一了些常见的 Slab 。

下面是一个生成不同层数 Ag(111) Slab 的脚本：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 #!/usr/bin/env python3 import os import numpy as np from ase.build import fcc111 from ase.constraints import FixAtoms for i in np.arange(1, 9): numstr = str(i) # generate 1x1 slab along a and b axis, this slab has `i` layers # vacuum is 20 angstrom slab = fcc111("Ag", size=(1, 1, i), vacuum=20) # Relax the first 2 layers and fix the others. c = FixAtoms(mask=[atom.tag > 2 for atom in slab]) # Apply the constraint slab.set_constraint(c) print(slab) if not os.path.exists(numstr): os.makedirs(numstr+"/opt") os.makedirs(numstr+"/band") pass slab.write(numstr+"/opt/POSCAR", vasp5=True, direct=True) pass

对于其它金属， ASE 也有支持，详细说明请看它的文档4。

https://github.com/orivenlikon/vaspDoc/blob/master/%5Bmuchong.com%5Dvasp%E5%85%A5%E9%97%A8%E6%8C%87%E5%8D%97-%E5%A4%8D%E6%97%A6-%E4%BE%AF%E6%9F%B1%E5%B3%B0.pdf ↩︎

这个脚本要求晶格的 c 轴垂直于 a 轴和 b 轴 ↩︎

https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/ase/atoms.html 和 https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/ase/geometry.html ↩︎

https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/ase/build/build.html ↩︎

文章作者 Ionizing

上次更新 2021-04-16

许可协议 CC BY-NC-ND 4.0

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