VASP 教程：VASP 结合 phonopy 计算硅的声子谱

Vienna Ab initio Simulation Package (The VASP Manual - VASP Wiki )是一个计算机程序，用于从第一性原理进行原子尺度材料建模，例如电子结构计算和量子力学分子动力学。
Phonopy (Welcome to phonopy — Phonopy v.2.37.1) 是一款用于在简谐和准简谐水平下计算声子能带结构、热学性质、群速度以及其他与声子相关物理量的 python 工具包。
本次教程将使用自动化脚本来进行 phonopy 进行演示计算流程。通过本教程，您将学会声子谱计算的基本流程：

• 准备微扰差分超胞结构
• 计算所有结构的总能
• 计算力常数矩阵
• 根据力常数矩阵计算声子谱

教程链接：https://go.openbayes.com/E36xC


使用云平台：OpenBayes
https://openbayes.com/console/signup?r=Dennis9801_1ohB

一、输入文件说明

输入文件包含

├── POSCAR-unitcell
├── clean.sh
├── run.sh
└── run_vasp.sh
├── pt
│   ├── INCAR
│   ├── KPOINTS
│   └── POTCAR

POSCAR-unitcell

Si #硅结构5.389300000000000.0000000000000000    0.5071343999939496    0.50713439999394960.5071343999939496    0.0000000000000000    0.50713439999394960.5071343999939496    0.5071343999939496    0.00000000000000002
Direct0.8750000000000000  0.8750000000000000  0.87500000000000000.1250000000000000  0.1250000000000000  0.1250000000000000

clean.sh

#!/bin/bash
rm -r *.yaml band.pdf band.yaml FORCE_SETS vasp poscar *out SPOSCAR 
# 删除不必要文件

run.sh

#!/bin/bash
rm -r vasp poscar#准备微扰差分超胞结构
##########################
phonopy -d --dim 2 2 2 --pa auto -c POSCAR-unitcell
mkdir poscar
mv POSCAR-unitcell pp
mv POSCAR-* poscar/
###########################计算所有结构的总能
##########################
mkdir vasp
cd vasp
Pnum=$(ls -l ../poscar/  -IR | grep "^-" | wc | awk -F ' ' '{print $1}')
cp ../run_vasp.sh .t_head="for i in {1.."
t_tail="}"
sed -i "3c ${t_head}${Pnum}${t_tail}"  run_vasp.sh #生成vasp计算脚本./run_vasp.sh
##########################cd ../mv pp POSCAR-unitcell#计算力常数矩阵
##########################
phonopy -f vasp/*/vasprun.xml > pfcout
###########################根据力常数矩阵计算声子谱
##########################
phonopy-load --band "0.0 0.0 0.0  0.5 0.0 0.5  0.625  0.25  0.625, 0.375 0.375 0.75  0.0 0.0 0.0  0.5 0.5 0.5" --band-connection   -p -s
##########################

run_vasp.sh

#!/bin/bash
#计算vasp流程自动脚本
for i in {1..8}
do
rm -r $i
mkdir $i
cd $i
ii=$(printf "%03d" $i)
cp ../../poscar/POSCAR-${ii} POSCAR
cp ../../pt/* .
mpirun -n 1 vasp_std
cd ../done

文件夹 pt 中的文件

INCAR 标准静态计算

ISTART =  1            (若有波函数、读取波函数)
ISPIN  =  1            (非极化计算)Static Calculation
ISMEAR =  0            (高斯占据)
SIGMA  =  0.05         (高斯展宽)
NELM   =  60           (最大电子步)
EDIFF  =  1E-08        (SCF收敛精度)

KPOINTS

K-Spacing Value to Generate K-Mesh: 0.040
0
Gamma4   4   4
0.0  0.0  0.0

POTCAR

系统对应元素的赝势组合，这里为 Si 的赝势，可使用官网例子。

二、操作步骤

1. 克隆并启动容器

登录 http://OpenBayes.com，在「公共教程」页面，选择「VASP 结合 phonopy 计算硅的声子谱」教程。

页面跳转后，点击右上角「克隆」，将该教程克隆至自己的容器中。

选择「NVIDIA GeForce RTX 4090」以及「vasp」镜像，OpenBayes 平台提供了 4 种计费方式，大家可以按照需求选择「按量付费」或「包日/周/月」，点击「继续执行」。可以使用文章开头的邀请链接，获得 RTX 4090 使用时长！

待系统分配好资源，当状态变为「运行中」后，点击「打开工作空间」。

2. 上传文件

首先打开「终端」，输入以下命令进入目录。

cd phonon_dft

上传准备好的硅赝势，本教程已将其他文件准备完毕。此处可以使用官网示例里的赝势 POTCAR 文件，将文件放到目录中。

3. 输入以下命令安装 phonopy 环境

conda install -c conda-forge phonopy

当模型运行到以下阶段，输入「y」同意安装。

4.输入以下命令运行脚本

chmod 777 *.sh  ./run.sh

5.查看声子谱
在「home」目录中找到「band.pdf」即模型计算好的硅的声子谱。