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VASP软件基础培训

VASP(Vienna Ab-inito Simulation Package)作为目前最流行的计算软件之一,在科研界用户甚广,大势所趋,高水平的文章需要理论计算来助力,更多的科研工作者选择功能强大,性能稳定VASP软件来进行材料模拟以及预测材料的电子性质,每年有上千篇使用了VASP计算软件的文章发表在国际核心期刊上(诸如Science、Nature、JACS、Angew.Chem.等)。VASP这么受科研人员青睐主要还是因为其拥有较高的计算效率,VASP是目前做固体材料第一性原理计算效率最高的商用软件之一,可以使用较小的内存就能实现大规模的高效率并行计算并且VASP能够实现大规模的高效率并行计算,支持多核多节点并行计算,对核数和节点数均没有限制,支持单用户多用户同时使用。

VASP是一款基于第一性原理的软件包,基本原理就是近似求解薛定谔方程,进而得到体系的电子态和能量。VASP是基于赝势平面波基组的密度泛函理论(DensityFunctional Theory,DFT)的程序,通过VASP进行模拟计算的过程就是在DFT框架内求解Kohn-Sham方程。 VASP采用赝势平面波的方法,即采用赝势近似的模拟原子实势场,以平面波为基组,将单电子波函数表示为平面波叠加形式,平面波基组不需要进行BSSE校正。VASP采用投影缀加波贋势(Projector Augmented Wave,PAW),用来近似地处理原子电子间相互作用。VASP软件支持多种基于局域密度近似(LDA)与广义梯度近似(GGA)两种方法的混合泛函,以及由DFT的交换作用能和Hartree-Fock(HF)中的精确交换作用能按一定比例结合形成的杂化泛函(hybrid functional)。杂化泛函在后面的精确计算材料的禁带宽度章节会用到。 通过VASP软件进行模拟计算主要包括几何结构优化和静态计算两个部分,几何结构优化主要是采用周期性边界条件, 基于密度泛函理论对原子、分子、表面、团簇等多种体系进行几何结构优化得到稳定构型,进而获得各种结构参数,包括稳定构型的晶格常数、各原子的位置、原子间的键长和键角。而静态计算是指在几何结构优化的基础之上,以更高的精度计算优化后的体系的能量,并且计算该结构的各种性质。

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