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VASPKIT中文手册(v 0.73)1
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1. VASPKIT简介 4. 用户自定义界面(测试功能) 5. VASPKIT命令行批量操作 1. VASPKIT简介 4.生成晶体的能带路径(包括杂化泛函)
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VASPKIT---VASP软件预-后处理工具介绍
VASPKIT---VASP软件预-后处理工具介绍
1. VASPKIT简介
2. VASPKIT的配置和使用
3. VASPKIT的子功能介绍
3.1 VASP输入文件的生成和检查
3.2 能带计算
PBE泛函计算能带
HSE06杂化泛函计算能带
3.3 分波态密度和局域态密度
3.4 热力学量校正
气相分子的热力学校正
吸附质分子的热力学校正
3.5 差分电荷密度图的绘制
3.6. 催化相关
将NEB路径转成PDB文件以可视化
线性插点生成NEB的路径
虚频校正
估算一级反应的反应速率和半衰期
结构操作小工具
3.7. 能带反折叠计算
3.8 3D能带计算
3.9 费米面计算
3.10 VASP2BoltzTraP接口
3.11 基于能量-应变关系计算弹性常数
3.12 用VASPKIT计算有效质量
3.13 绘制原子电荷着色的结构图
4. 用户自定义界面(测试功能)
二维材料MoS2投影能带计算(不考虑自旋极化和旋轨耦合)
5. VASPKIT命令行批量操作
6. VASPKIT的引用和手册
开发不易,你的打赏是对开发者的鼓励。
Appendix:菜单功能介绍
1. VASPKIT简介
VASP 的全称 Vienna Ab-initio Simulation Package ,是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算
和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。与Material
Studio软件包中的 CASTEP 功能类似,但是 VASP 的精度相对要高一点。不同于 CASTEP 的图形界面, VASP 是
一套没有界面的计算软件,建模、可视化、数据分析都需要依赖第三方工具如P4VASP、ASE、Pymatgen、VESTA
软件等。VESTA、P4VASP主要是用来建模、可视化和分析部分数据。而ASE、Pymatgen这些软件擅长于数据处
理,但是安装比较麻烦,同时入门门槛比较高,需要使用者有一定的编程水平。 VASP 用户的学科分布很广,有做
催化的,有做光学的,有做材料的,各个领域的数据后处理方式大相径庭。很多用户开发并贡献了自己所在领域用到
的的脚本或者小程序,本人就开发了一款用来处理结构文件的 POSCARtookit 脚本。但是对于新用户来说,找到并
成功使用这些脚本是不太容易的。因此一款容易上手、功能强大的预-后数据处理软件 vaspkit 应运而生。 最新版
的 vaspkit 是王伟老师、许楠、刘锦程,唐刚,李强和乐平共同努力的成果。 vaspkit 0.72 版本相对于之前的
版本做了很多菜单调整,将功能相似的进行了归类,优化了一些已有功能,并增加了一些与催化有关的功能。
VASPKIT release 版本是一款用 FORTRAN 编写,在 LINUX 环境下运行的二进制软件。它几乎不依赖于其他
库,软件体积仅仅5.0M,无需安装即可使用,同时 EXAMPLES 目录下面有主要功能的测试例子,方便用户学习使
用。
主要功能有:1.自动生成VASP计算所需的必备文件,包括INCAR、POTCAR、POSCAR等,并对其进行格式检查 2.结构对
称性查找 3.催化方面的工具,根据层数或者高度区间固定原子,NEB路径生成、NEB路径生成可视化的PDB文件、虚频校
正等。 4.生成晶体的能带路径(包括杂化泛函),并处理能带数据 5.处理态密度DOS和投影态密度PDOS 6.处理电荷密
度、静电势,绘制是空间波函数 7.其他功能,比如热力学量校正(吸附质分子和气相分子),光学、分子动力学、导电率
和半导体方面的小工具。
详细可见附录:VASPKIT菜单功能介绍
0.73版本新增功能和修复的BUGs
Added support to determine independent elastic stiffness tensor by polynomial fitting of the energies
vs strain relationships for bulk materials (task 201, except triclinic crystal system).
Added support to read elastic stiffness tensor from OUTCAR file and calculate various mechanical
properties for polycrystalline bulk materials (task 203).
Added support to find conventional cell (task 603);
Added support to redefine lattice (task 400);
Added support to swap the axis of lattice vector (task 407);
Added support to Bader2PQR module contributed by J.C.LIU@THU (task 508);
Added support to convert cif files with no fractional occupations to POSCAR (task 105);
Added support to generate BAND_GAP file when extracted band structure data (tasks 211 and 252);
Added support to print out the average d band center in both spin up and spin down channels within
the specified energy interval for each atom (task 503);
Added the parameter PLOT_MATPLOTLIB in ~/.vaspkit file to control whether the band-structure and
DOS plots will be written; For more details see vaspkit/how_to_set_environment_variable file for
reference;
Added the parameter USER_DEFINED_INCAR in ~/.vaspkit file to control whether to use embedded
INCAR templates or user defined INCAR templates, need to set VASPKIT_UTILITIES_PATH variable
first; For more details see vaspkit/how_to_set_environment_variable file for reference;
Added support to generate SELECTED_ATOM_LIST file when sum over PDOS (task 114) and PBAND
(tasks 214 and 255) for selected atoms;
Fixed a bug in extracting projected density-of-states in non-collinear calculations pointed by
G.Tang@BIU and other users;
Fixed a bug in generating K-Path for rectangular 2D-Bravais lattice pointed by X.U.LIU@GZU;
Fixed a bug in generating the KPOINTS file for band-unfolding calculations pointed by
T.J.SHAO@WIPM;
Fixed a bug in evaluating the band gap values for spin-polarized systems when set the parameter
SET_FERMI_ENERGY_ZERO to .TRUE. in the ~/.vaspkit file;
Minor bug fixes and significant optimizations.
2. VASPKIT的配置和使用
vaspkit 是一款运行在LINUX环境下的软件,为了确保能够使用 vaspkit 的完整功能。用户可以配置 vaspkit
的环境目录,在下一次运行时生效。通过在 bash 终端下运行以下命令将环境变量文件复制到用户目录下。
并编辑 .vaspkit 文件
该配置文件主要用来设置 vaspkit 的环境变量,包括VASP版本信息,赝势库的目录,泛函方法的选择,并选择是否
按照VASP官方的推荐生成元素的赝势文件,设置生成的INCAR模板是覆盖、追加还是备份原有的INCAR。
设置好POTCAR的目录和完成一些其他的设置后,就可以启动 vaspkit 了。 为了方便,可以将 vaspkit 的绝对
路径加入到环境变量里,如果是LINUX的用户,可以这样操作:
其中 /home/vaspkit.0.73/bin/ 用自己的 vaspkit 可执行文件所在 bin 目录的绝对路径替代。
vaspkit 自 0.73 版之后提供了自动配置脚本 setup.sh , source setup.sh 或者 bash setup.sh 可以完成配
置。对于新用户来说非常友好,但是赝势目录还需自己设置。如果已经存在 ~/.vaspkit ,将不会覆盖它,仍使用老版
本的环境变量。
在终端直接输入 vaspkit 或者 /home/vaspkit.0.73/bin/vaspkit 开始运行 vaspkit 程序。不出意外,你
将会得到一个与我展示的一致的,非常萌的界面:
cp -f how_to_set_environment_variable ~/.vaspkit1
vi ~/.vaspkit1
# cp how_to_set_environment_variable ~/.vaspkit and modify the ~/.vaspkit
file based on your settings!
VASP5 .TRUE. # .TRUE. or .FALSE.; Set .FALSE.
if using vasp.4.x
GGA_PATH '~/POTCAR/GGA' # Path of GGA potential.
PBE_PATH '~/POTCAR/PBE' # Path of PBE potential.
LDA_PATH '~/POTCAR/LDA' # Path of LDA potential.
POTCAR_TYPE PBE # PBE, GGA or LDA;
GW_POTCAR .FALSE. # .TRUE. or .FALSE.;
RECOMMENDED_POTCAR .TRUE. # .TRUE. or .FALSE.;
MINI_INCAR .FALSE. # .TRUE. or .FALSE.;
SET_FERMI_ENERGY_ZERO .TRUE. # .TRUE. or .FALSE.;
SET_INCAR_WRITE_MODE OVERRIDE # OVERRIDE, APPEND,BACK-UP-
OLD,BACK-UP-NEW;
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echo 'export PATH=/home/vaspkit.0.73/bin/:$PATH' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
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\\\///
/ _ _ \ Hey, you must know what you are doing.
(| (.)(.) |) Otherwise you might get wrong results!
+-----.OOOo--()--oOOO.------------------------------------------+
| A Pre- and Post-Processing Program for VASP Code |
| VASPKIT Version: 0.73 (18 Apr. 2019) |
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如果出现以下问题,说明你的LINUX运行依赖库版本太低,需要升级(不建议),可以联系开发者获得在低版本
LINUX环境下编译的版本。
如果出现 -bash: line 7: ./vaspkit: Permission denied 权限问题,只需赋予 vaspkit 执行权限即
可:
3. VASPKIT的子功能介绍
本教程将介绍使用 vaspkit 生成VASP的输入文件,使用PBE和HSE06计算能带,提取分析分波态密度和局域态密
度,校正热力学量计算自由能、生成差分电荷密度, 催化相关的工具和能带反折叠计算。能带计算包含了使用普通泛
函和杂化泛函两个例子,而热力学量校正主要计算零点振动能及温度对自由能和焓的贡献。
3.1 VASP输入文件的生成和检查
| Developed by Vei WANG ([email protected]) |
| Contributor: Nan XU ([email protected]) |
+-----.oooO-----------------------------------------------------+
( ) Oooo.
\ ( ( )
\_) ) /
(_/
===================== Structural Options ========================
1) VASP Input Files Generator 2) Elastic-Properties
3) K-Path Generator 4) Structure Editor
5) Catalysis-ElectroChemi Kit 6) Symmetry Search
===================== Electronic Options ========================
11) Density-of-States 21) DFT Band-Structure
23) 3D Band-Structure 25) Hybrid-DFT Band-Structure
26) Fermi-Surface 28) Band-Structure Unfolding
=========== Charge & Potential & Wavefunction Options ===========
31) Charge & Spin Density 42) Potential-Related
51) Wave-Function Analysis
====================== Misc Utilities ===========================
71) Linear Optics 72) Molecular-Dynamics Kit
73) VASP2BoltzTraP Interface
91) Semiconductor Calculator 92) 2D-Materials Kit
0) Quit
------------>>
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vaspkit: /lib64/libc.so.6: version `GLIBC_2.14' not found (required by
vaspkit)
1
chmod u+x /home/vaspkit.0.73/bin/vaspkit1
为了成功运行VASP计算任务,我们至少需要4个文件:INCAR、POSCAR、POTCAR及KPOINTS,INCAR是告诉
VASP算什么任务,怎么算的控制文件;POSCAR是包含晶格信息,原子坐标信息和原子速度信息(MD用)的文
件;POTCAR是赝势文件,也就是将内层电子用势函数表示;KPOINTS(可包含在INCAR内,不推荐省略)包含了
倒易空间内K点信息,波函数会在这些点上积分得到电荷密度。 vaspkit 0.71 以后的版本将K点生成、POTCAR
生成和INCAR生成整合到了功能 1 : VASP Input Files Generator 中。
下面展示怎么使用 vaspkit 进行一个VASP计算任务。 POSCAR 一般由软件生成或者从数据库中获得,简单体系
可自己搭建。本例中从数据库(http://www.catalysthub.net/)中获得纤锌矿ZnO的POSCAR文件(也可以下载CIF
文件,然后通过 vaspkit 的功能 105 或者 VESTA 转化成POSCAR文件,只是原子位置分数占据的问题需要注
意)。在 catalysthub 中检索 ZnO ,检索结果如下所示。纤锌矿ZnO的为六方晶系,空间群为 P63mc 。因此下
载第二行的POSCAR,下载的文件名为 ZnO-1811117.vasp 。置于
vaspkit.0.73/examples/ZnO_optimization 目录下。
接下来进行晶格优化得到合理的结构。将其改名为POSCAR文件。
Material Studio是常用的构建模型和可视化结构的软件,MS中的结构亦可借助其它工具转换成 POSCAR 。目前常用的做
法是在MS中导出 cif 文件,再通过功能 105 或者 vesta 转换成 POSCAR 。但是转换颇为麻烦并且会丢失原子的位置
限制信息。因此赵焱老师开发了固定原子坐标perl小脚本xsd2pos.pl,可以在MS中运行 perl 脚本将结构生成 POSCAR ,
链接里有详细的操作流程,这里不再赘述。 vaspkit 开发者也开发了一款类似的后处理脚本,能够将含有位置固定信息
的 xsd 批量转换成· POSCAR ,并将此脚本集成到了 vaspkit 的 106 功能中。 xsd 中可以包含 Fix Fractional
Position 或者 Fix Cartesian Position 两种限制方式。
101) Customize INCAR File
102) Generate KPOINTS File for SCF Calculation
103) Generate POTCAR File with Default Setting
104) Generate POTCAR File with User Specified Potential
105) Generate POSCAR File from cif (no fractional occupations)
106) Generate POSCAR File from Material Studio xsd (retain fixes)
107) Reformat POSCAR File in Specified Order of Elements
108) Successive Procedure to Generate VASP Files and Check
109) Check All VASP Files
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The following shows the results (4) for: ZnO
Full formula Space group HM HALL Lattice system Band gap Structure
file
Zn1O1 216 F-43m F -4 2 3 Cubic 0.63110 eV CIF | POSCAR | LAMMPS
Zn2O2 186 P63mc P 6c -2c Hexagonal 0.73170 eV CIF | POSCAR | LAMMPS
Zn1O1 225 Fm-3m -F 4 2 3 Cubic 0.71940 eV CIF | POSCAR | LAMMPS
Zn1O1 221 Pm-3m -P 4 2 3 Cubic 0.00000 eV CIF | POSCAR | LAMMPS
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cp -f ZnO-1811117.vasp POSCAR1
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行走的瓶子Yolo
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