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2016-11-26 06:01:12 科学百科 阅读 3 次

简介/VASP 编辑

  VASP是Vienna Ab-initio Simulation Package的缩写,它是使用赝势和平面波基组,进行从头量子力学分子动力学计算的软件包,它基于CASTEP 1989版开发。VAMP/VASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似(用自由能作为变量)以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。这些技术可以避免原始的Car-Parrinello方法存在的一切问题,而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。离子和电子的相互作用超缓Vanderbilt赝势(US-PP)或投影扩充波(paw)方法描述。两种技术都可以相当程度地减少过渡金属或第一行元素的每个原子所必需的平面波数量。力与张量可以用VAMP/VASP很容易地计算,用于把原子衰减到其瞬时基态中。

主要功能/VASP 编辑

  · 采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料,以及表面体系和固体
  · 计算材料的结构参数(键长,键角,晶格常数,原子位置等)和构型
  · 计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数)
  · 计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF)
  · 计算材料的光学性质
  · 计算材料的磁学性质
  · 计算材料的晶格动力学性质(声子谱等)
  · 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟)
  · 从头分子动力学模拟
  · 计算材料的激发态(GW准粒子修正)

程序亮点/VASP 编辑

  1. VASP使用PAW方法或超软赝势,因此基组尺寸非常小,描述体材料一般需要每原子不超过100个平面波,大多数情况下甚至每原子50个平面波就能得到可靠结果。
  2. 在平面波程序中,某些部分代码的执行是三次标度。在VASP中,三次标度部分的前因子足可忽略,导致关于体系尺寸的高效标度。因此可以在实空间求解势的非局域贡献,并使正交化的次数最少。当体系具有大约2000个电子能带时,三次标度部分与其它部分可比,因此VASP可用于直到4000个价电子的体系。
  3. VASP使用传统的自洽场循环计算电子基态。这一方案与数值方法组合会实现有效、稳定、快速的Kohn-Sham方程自洽求解方案。程序使用的迭代矩阵对角化方案(RMM-DISS和分块Davidson)可能是目前最快的方案。
  4. VASP包含全功能的对称性代码,可以自动确定任意构型的对称性。
  5. 对称性代码还用于设定Monkhorst-Pack特殊点,可以有效计算体材料和对称的团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或四面体方法。四面体方法可以用Blöchl校正去掉线性四面体方法的二次误差,实现更快的k点收敛速度。

VASP 5.2的新功能/VASP 编辑

  1. 大规模并行计算需要较少的内存。
  2. 加入新的梯度校正泛函AM05和PBEsol;用标准PBE POTCAR文件提供新泛函;改善了单中心处理。
  3. 离子位置和格矢中加入有限差分,从而得到二阶导,用于计算原子间力常数和声子
  (需要超晶胞近似),和弹性常数。计算中自动考虑对称性。
  4. 离子位置和静电场中加入线性响应,从而得到二阶导,用于计算原子间力常数和声子
  (需要超晶胞近似),Born有效电荷张量,静态介电张量(电子和离子贡献),内应变张量,压电张量(电子和离子贡献)。线性响应只能用于局域和半局域泛函。
  5. 精确的非局域交换和杂化泛函:Hartree-Fock方法;杂化泛函,特别是PBE0和HSE06;屏蔽交换;(实验性的)简单模型势GW-COHSEX,用于经验的屏蔽交换内核;(实验性的)杂化泛函B3LYP。
  6. 通过本征态求和计算含频介电张量:使用粒子无关近似,或通过GW的随机相近似。可用于局域,半局域,杂化泛函,屏蔽交换,和Hartree-Fock。
  7. 完全含频GW,速度达到等离子极点模型:单发G0W0;在G和W中迭代本征矢直至自洽;(实验性的)迭代G(也可以选W)本征矢的自洽GW;(实验性的)对相关能使用RPA近似的GW总能量;用LDA计算G和W的顶点校正(局域场效应),仅能用于非自旋极化的情况;(实验性的)W的多体顶点校正,仅能用于非自旋极化的情况。
  8. 实验性的功能:用TD-HF和TD-杂化泛函求解Cassida方程(仅能用于非自旋极化的Tamm-Dancoff近似);GW顶点的Bethe-Salpeter(仅能用于非自旋极化的Tamm-Dancoff近似)。