如何正确打开VASP？模型构建、数据处理这样处理最简单

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如何正确打开VASP？模型构建、数据处理这样处理最简单

目前，DFT计算已经成为材料研究领域中强有力的工具，计算软件主要有VASP、ABINIT、QUANTUMESPRESSO（QE）、SIESTA、CASTEP、WIEN2K等。VASP是目前受用户欢迎程度最高的DFT计算软件，擅长研究周期性体系的结构、电子、力学、光学、磁性、缺陷、扩散、吸附、催化、热电等性质，也可以用于非周期性体系研究上述性质。另外，VASP还能进行分子动力学模拟计算（AIMD），处理一些高温下的结构问题。

VASP使用投影缀加平面波方法（PAW），计算精度仅次于的全电子方法（LAPW），高于赝势平面波方法（PP+PW）。计算成本远低于全电子方法，和赝势平面波方法接近，且具有非常高的并行效率（很多软件并行效率低，也就是说计算资源成倍投入，但计算速度加快却不明显）。对比上述DFT计算软件，综合考虑计算的准确性、时间成本、并行效率等因素，VASP是最优选择。

然而，材料计算不仅需要核心的DFT计算软件，还需要前期的建模工作和后期的数据处理工作。今天朱参谋长根据13年的VASP使用经验，给大家分享一下如何处理这两个问题。

01模型构建

常见的计算模型有晶体（三维）、晶体表面（二维）、二维结构（二维）、纳米带（一维）、分子（零维）等。除了分子（可以用GaussView建模），其他几种结构都是从晶体结构演变过来的。晶体结构可以直接从cif文件获得，通过VESTA软件转换成VASP的输入文件POSCAR。表面结构是将晶体沿某个晶面切开，可以通过ASE软件实现。二维结构一般是从层状晶体结构中剥离出来（比如石墨烯是仅有一层原子的石墨001面结构），可以通过ASE软件实现，也可以直接修改晶体的原子坐标。纳米带是在二维结构的基础上通过基矢旋转，然后移除一个方向的周期性，可以通过VESTA软件实现。以上是文献中最常见的模型，可以通过标准方法获得。除此之外，还有一些特殊模型，需要在标准模型的基础上修改一些原子的位置（坐标），这需要小伙伴们具有一定的编程技能才能实现，比如C语言和python。上述提到的VESTA和ASE软件，不仅使用起来方便快捷，而且都是开源免费的，无需破解盗版等一些灰色操作。

02数据处理

VASP输出的结果主要包括结构、电荷、势能、态密度、能带、弹性常数、介电函数、磁矩、振动频率、压电张量等。弹性常数、磁矩、介电函数、振动频率、压电张量可以直接从输出文件中获取、无须额外处理。通过介电函数还能获得一些光学性质（四则运算即可），比如吸收系数和折射率等。通过弹性常数还能获得一些力学性质（四则运算即可），比如体积模量和切边模量等。结构、电荷、势能数据可以通过VESTA软件处理（包括二维和三维结果），获得结构模型、电荷密度、差分电荷密度、自旋密度、电子局域化函数、静电势分布（如果要获得沿某个方向静电势的变化，网上有脚本处理数据，可以获得类似功函数的结果）。态密度和能带的结果无法直接给出可画图的数据排列形式，可以通过vaspkit、p4vasp等软件或者网上得脚本实现数据转换。画图软件常见的有origin，但更推荐gnuplot，因为它可以直接读取文本数据，在处理大量数据时有很大的优势，可以避免数据复制粘贴等一些容易出错且繁琐的工作。

总体来说，模型构建和数据处理并没有特别困难的工作，绝大部分都是标准化的流程，通过标准化工具可以实现，如果小伙伴们的编程技能出色，则可以进一步提高工作效率。