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曜匡
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VASP+FROPHO 计算晶体材料声子谱及热性能梁超平 (liangchaoping@gmail.com), May. 2010 作者简介 : 梁超平, 中南大学粉末冶金研究院 07 级硕士研究生, 师从龚浩然教授, 主要研究方向为计算材料学算法编程及材料跨尺度计算模拟目录一编译 fropho...1 二一个简单的算例 :BCC Zr 的声子谱以及声子态密度.

1 VASP+FROPHO 计算晶体材料声子谱及热性能梁超平 May 作者简介 : 梁超平, 中南大学粉末冶金研究院 07 级硕士研究生, 师从龚浩然教授, 主要研究方向为计算材料学算法编程及材料跨尺度计算模拟目录一编译 fropho...1 二一个简单的算例 :BCC Zr 的声子谱以及声子态密度...2 简介 Fropho 是一个使用 Fortran 语言编写用于实现晶体声子分析程序它目前提供了 VASP Wien2K 的接口用来计算原子受力, 通过分析原子受力得到力常数矩阵从而根据力常数矩阵进行材料的声子谱及热性能分析其主要功能有 : 计算声子色散谱 ; 计算声子态密度, 包括分立态密度 ; 声子热力学性质, 包括自由能, 热容量, 焓接下来简要介绍程序的编译, 通过一个简单的算例来介绍它的使用方法一编译 fropho 1. 编译 Fropho 需要 lapack 数学库文件因此首先从下载 lapack-3.2.gz; 2. 使用 sftp 上传至远程服务器 ; 3. 解压缩 tar -zxvf lapack-3.2.gz 4. 进入 lapack-3.2, 将 make.inc.example 拷贝成 make.inc Page 1 of 6

2 @node64:~/lapack-3.2> cp make.inc.example make.inc 5. 修改 make.inc 和 Makefile 将 make.inc 第 22 和 26 行改为 ifort 或者 pgf90 编译器, 这样运算速度更快, 这里的编译器要跟后面编译 fropho 一致然后将 Makefile 第 11 行注释掉, 打开第 12 行 6. 使用 make lib 安装数学库, 转好后在当前目录产生 lapack_linux.a blas_linux.a 和 make lib 7. 安装 fropho 从下载 fropho tar.gz 8. 解压缩 tar -zxvf fropho tar.gz 9. 进入 fropho 并 configure 设置好相应的编译器和链接数学库, 链接这两个数学库的顺序不能错, 不然不能使用 --prefix=where do you want to install fropho FC=ifort LIBS= "/your lapack-3.2 direction/lapack-3.2/liblapack.a your lapack-3.2 direction/lapack-3.2/libblas.a" 10. install 11. 编译 rubytools, 进入 rubytools 目录 12. 大功告成, 安装圆满完成了二一个简单的算例 :BCC Zr 的声子谱以及声子态密度 1. 首先准备好优化的 Zr POSCAR 文件, 以及 INPHON INPHON 的内容为 ( 注 : 由于程序编写原因 INPHON 的格式必须严格固定,= 号两端必须有空格 ) NDIM = # 超晶胞尺寸 LSUPER =.TRUE. # 控制是否产生超晶胞 Page 2 of 6

3 2. 使用 fropho 创建超晶胞, 这里建的是 3x3x3 fropho < INPHON 使用命令后目录中有 DISP, SPOSCAR 和 syminfo.yaml 文件 3. 使用 rubytools 中 mkdisp.rb 建立位移 ~/fropho/fropho-1.3.3/rubytools/mkdisp.rb DISP SPOSCAR 目录中出现位移 POSCAR 以 POSCAR001 POSCAR002 POSCAR0xx 表序号, 这里是最简单的例子所以只需要一个位移 POSCAR001 就够了 4. 运行 VASP, 建一个 001 或者其他文件夹将 POSCAR001 拷到此文件夹并改名为 POSCAR, 进行计算 INCAR 设置如下 : PREC = Accurate IBRION = -1 NSW = 0 ENCUT = 400 EDIFF = 1.0e-08 ISMEAR = 0; SIGMA = 0.01 IALGO = 38 LREAL =.FALSE. ADDGRID =.TRUE. KPOINTS 文件由于原子数多, 不宜设置太多, 不然计算非常非常慢, 可根据精度要求定 ; K-POINTS 0 Monkhorst Pack 拷贝 vasp.pbs 脚本到当前目录, 然后使用 pbs 脚步并行提交任务 ( 脚本范本见集群手册 >cp >qsub vasp.pbs Page 3 of 6

4 6. 计算完后将 vasprun.xml 拷贝到 INPHON 目录并改名为 vasprun.xml-001 如有多个 POSCAR 则依 POSCAR 的顺序拷贝成 vasprun.xml-001 vasprun.xml-002 ; 7. 使用 rubytools 中 mkdisp.rb 建立力常数矩阵 > ~/fropho/fropho-1.3.3/rubytools/mkforces.rb DISP SPOSCAR vasprun.xml-00* > FORCES 8. 修改 INPHON 计算声子谱 ; INPHON 内容为 NDIM = # 超晶胞的维数 MASS = # 元素的质量, 如果有多个则按 POSCAR 中顺序依次给出 ATOM_NAME = Zr # 元素的名字, 可不设 ND = 5 # 高对称 k 点坐标个数 NPOINTS = 500 # 两个高对称 k 点间去多少间隔 QI = # 起始 k 点坐标 QF = # 终了 k 点坐标 EIGENVECTORS =.TRUE. # 控制是否计算本征函数 9. 使用 fropho 获得声子本征值 fropho < INPHON 此时目录下会有相应的文件 EIGENVALUES BAND EIGENVECTORS QPOINTS frophorun.yaml 等文件 10. 使用 rubytools 中 yaml2band.rb 获得声子谱 ;--factor= 是选择 THz ~/fropho/fropho-1.3.3/rubytools/yaml2band.rb --factor= frophorun.yaml > band.dat 11. 将 band.dat 使用 sftp 下载至本地使用 gnuplot 或者 origin 做图, 图如下 : Page 4 of 6

5 6 4 Phonon frequency (THz) N P Gam N H Gam 12. 修改 INPHON 计算声子态密度和热性能 INPHON 为 NDIM = MASS = ATOM_NAME = Zr MP = # 使用 MP 方法产生 k 点, 个数为 20x20x20 EIGENVECTORS =.TRUE. 13. 使用 fropho 获得计算态密度 fropho < INPHON 14. 使用 rubytools 中 yaml2dos.rb 获得声子态密度 ~/fropho/fropho-1.3.3/rubytools/yaml2dos.rb --factor= frophorun.yaml > dos.dat 15. 将 dos.dat 使用 sftp 下载至本地使用 gnuplot 或者 origin 做图, 图如下 : Page 5 of 6

6 Density of states Phonon frequency (THz) 16. 使用 rubytools 中 yaml2property.rb 计算热性能 ~/fropho/fropho-1.3.3/rubytools/yaml2property.rb --mol=1 结果如下 # zero point energy: [kj/mol], [ev] # temperatrue free energy [kj/mol] entropy [J/K/mol] heat capacity [J/K/mol] FROPHO 软件还可以计算其他一些性质, 有兴趣可以参看用户手册, 或者给软件作者 OGI 发邮件询问 Page 6 of 6

VASP应用运行优化

VASP应用运行优化 1 VASP wszhang@ustc.edu.cn April 8, 2018 Contents 1 2 2 2 3 2 4 2 4.1........................................................ 2 4.2..................................................... 3 5 4 5.1..........................................................