练习与自查：把计算过程变成证据

前置阅读：硅原胞自洽计算与收敛测试。建议先完成本练习，再进入性质计算。这五项练习提供任务、空表和检查方法；页面没有预先算好的能量、带隙或势垒。学习时间仅指设计与整理，实际排队和计算时间另计。

目标与交付物

为教程中的固定硅原胞选择有依据的 ENCUT 与均匀 k 网格，交付一页结论、两张收敛曲线、原始记录表及输入清单。结论必须回答“什么量收敛到什么程度”，不能只列推荐参数。没有软件许可或计算资源时，可交输入设计与空白报告，并明确标注“尚未运行”。

1. 保留同一个 POSCAR 和势文件版本，记录原子数、泛函、展宽、实际读入的 ENCUT 与网格。每组独立目录，测试过程中不重新优化几何。
2. 固定较密的初始网格，逐渐提高 ENCUT；固定已趋稳的 ENCUT，再加密同一家族网格。最后在选定网格上提高一次 ENCUT，检查两类误差是否互相掩盖。
3. 检查电子迭代是否收敛，再读取统一定义的能量、最大力和应力。失败点保留在记录中并标注原因，不纳入正常收敛趋势。
4. 统一按原子归一化，绘制相对最精细参考点的变化。查看末尾多组趋势，同时报告计算成本；不要根据偶然接近的两个点作决定。

验收示例：可沿用入门章节“与更精细两组相比小于 1 meV/atom”的课堂目标，但先声明它只是本次练习的能量门槛。目标若是微小磁能差、力或应力，就必须另订相应标准。最后分别讨论电子求解误差、基组误差、k 点误差；泛函近似与模型选错并不会因数值收敛自动消失。

自测：展开核对思路

前置阅读：静态计算与输出、DOS和PBE 能带。本练习限定教程中的非磁硅与 PBE，先使用同一套收敛几何，避免把 HSE、SOC 等新因素混在一起。

目标与交付物

交付一张文件流向图、DOS 图、带结构图和一页对照说明。每张图注明结构、方法、能量零点、采样方式与源文件；图形美观不能代替数值检查。带隙、带边位置与积分结果只能由自己的输出填写，未计算时保留空栏。

1. 从已收敛结构做规则网格 SCF，保存输入、收敛证据和 CHGCAR。记录哪一步产生文件，后续步骤使用其哪个副本。
2. 按电子结构章节以更密均匀网格自洽计算 DOS，核对 ISTART、ICHARG 和读取文件；DOS 的能量网格加密不能代替 k 点加密。
3. 在独立目录按 PBE 固定电荷流程求路径能带，确认路径坐标属于当前原胞倒易基矢。只沿高对称线采样的输出不用于总能或 DOS 积分。
4. 保存未经人为平移的数据，再明确采用 VBM 或其他可说明的共同参考作图。记录实际最高占据态、最低未占据态与对应采样点，说明有限路径可能漏掉带边。
5. 改变 DOS 的采样和展宽，观察带边与峰形是否稳定；核对积分态数的归一化、占据与电子数，不把投影分量和误当成完整总态数。

验收重点：别人能沿文件流复现你的图，并能看出采样误差和参考能量的选择。DOS 与路径图出现差异时，应先解释网格、展宽、能量对齐和极值覆盖，再讨论物理原因。

前置阅读：磁性计算或缺陷。两条路线只选一条，先把可控的小问题做完整，不要求同时开展两项研究。

目标与交付物

提交一个明确问题、一张比较表、两到三幅必要图及不确定性说明。至少保存一项排除错误解释的对照；若不同初猜最终到达同一状态，或有限尺寸仍未收敛，这也是应如实报告的结果。

1. 选 A：磁态。使用教程的双原子 Fe 模型，先固定同一晶胞与数值设置，比较平行、反平行磁矩初猜。表格分别记初始 MAGMOM、最终局域/总磁矩、电子收敛状态和统一定义的能量；不要把输入标签当作最终磁态。
2. 选 B：中性缺陷。在硅超胞中设计一个中性空位，记录删去的原子、体相参考与化学势定义。先完成同一理论设置下的纯相和缺陷计算，再设计增大超胞的检查；本练习不扩展到带电校正。
3. 写出哪些变量固定、哪些变量在比较中变化。磁态比较可先固定几何再讨论各态优化；缺陷比较要检查超胞、网格密度、结构畸变与参考态的影响。
4. 把实际观察与推断分开：某个模型中一态能量较低，不等于证明材料所有可能磁序的基态；一个超胞的形成能也不等于已经消除了周期镜像影响。

验收重点：磁性路线要证明比较的是最终状态，并说明局域磁矩的投影定义；缺陷路线要写清形成能中的每一项、原子数与参考库。两条路线都必须让能量差的数值误差小于所讨论效应的尺度，否则结论应保留。

前置阅读：表面与吸附、NEB。本练习先交方案，无须为了完成作业立刻运行一整条昂贵路径。选择一个吸附物在同一表面两个位点间迁移的问题，避开同时改变组成的复杂反应。

目标与交付物

提交带晶胞方向与层标记的模型示意图、参考态清单、两个端点结构、NEB 目录树和检查表。分别列出吸附能与迁移势垒的定义；说明方案采用原生 NEB 还是已安装的 VTST，并记录程序与工具版本。

1. 选择晶面与覆盖度，确定真空方向和固定层。计划逐项检查板层厚度、真空、面内尺寸和电子采样；说明是否有净偶极及是否需要对应修正。
2. 列出吸附态、清洁表面与孤立参考的组成、自旋和计算方法，写出吸附能公式与符号约定。仅比较两个吸附位点时也要确认组成和覆盖度相同。
3. 以一致晶胞和约束分别优化端点，检查最终受力和预期结构。迁移前后原子编号必须对应；画出位移，排除跨周期边界插值导致的异常长路径。
4. 建立初始中间图像，逐帧检查原子过近或穿入表面的问题。列出对端点、中间图像受力和路径形状的验收依据；能量最高的离散图像本身不证明鞍点已收敛。
5. 说明如何增加图像或优化路径以检查势垒，并把过渡态验证列为后续任务。普通 NEB 与 climbing-image 设置必须按进阶页分开，不能把插件优化器参数直接复制给原生程序。

验收重点：审阅者能说清每个能量项来自什么结构，哪些原子被固定，反应坐标如何生成。尚未运行时只提交方案和空白能量图坐标，不能画一条猜测曲线再标作计算势垒。

前置阅读：AIMD和成本与可复现报告。选定一个目标，例如平衡结构的局域配位分布；若选择扩散，必须另外讨论跃迁事件是否足够，不能仅靠轨迹动画。

目标与交付物

提交一张采样时间线、参数依据表、待生成图清单与停止/延长条件。明确固定晶胞 NVT 的温度、时间步、热浴、总步数、输出间隔，以及初始结构和速度来源。模板中的短轨迹只能用于检查流程，不能预先保证统计可靠。

1. 先做短测试，核查电子步收敛、最大异常受力、温度变化与原子是否发生不合理碰撞。把步数乘时间步换算成实际时长，并核对总计算成本。
2. 用更小时间步或更严电子收敛作对照，设计短 NVE 检验积分与电子求解的能量漂移。NVT 中物理体系会与热浴交换能量，不能套用同一条“物理总能恒定”判据。
3. 依据温度、能量和目标结构量的平稳性选择热平衡截止点，生产统计排除热化阶段。不要预先规定“前一半必然足够”，也不要只看平均温度。
4. 规划分块统计或独立初速度重复，检查相邻帧相关性。增加保存帧数不等于增加独立样本；误差估计应反映相关时间和有限采样。
5. 若求扩散，说明如何处理周期跨界、整体漂移和 MSD 拟合区间；查看是否出现足够多的独立跃迁，区分弹道、局域振动与扩散区间。

验收重点：计划应能回答“哪些观察会使我延长模拟、减小时间步或否定结论”。报告实际采样时长、舍弃区间和统计方法；若目标事件没有发生，应报告有限时间窗的观察，不能给出没有统计支撑的精确输运系数。

先读文件说明与对应章节，再补齐模型、POTCAR 与前置计算。后缀为 .template 的文件包含待改参数，不能原样提交。