A PLACE TO BEGIN
带着问题学习,
带着证据下结论。
本手册从量子力学与 DFT 的核心概念讲起,使用硅晶体建立入门工作流,再逐步进入电子结构、表面催化与有限温度任务。每一份参数示例都要和它的结构、赝势、前置计算以及检查方法一起阅读。
先问计算什么
波函数、电子密度、能量与力,分别在回答怎样的问题。
再问怎样设置
从可读懂的输入开始,保持文件之间的单位、元素顺序与方法一致。
最后问是否可信
电子收敛、数值收敛与物理结论,是需要分别验证的三件事。
FOLLOW THE LEARNING PATH
一步一步,搭起计算的全貌。
按顺序阅读,也可以从具体任务进入。章节内有参数解释、输入示例、检查步骤和常见误区。
量子化学与 DFT 基础
从波函数、能量与电子密度,建立第一性原理计算的物理图像。
第一份 VASP 计算
用一套硅原胞算例,学会输入文件、收敛测试、结构优化与输出检查。
电子结构与物性
从收敛电荷出发,理解能带、态密度、磁性、DFT+U 与自旋轨道耦合。
面向问题的进阶任务
将基础工作流扩展到表面、缺陷、声子、反应路径与有限温度动力学。
参数速查与计算规范
按作用查参数、按任务查前提,在开始计算与汇报结果前做一次自查。
综合练习与自查
把原理与参数组织成一份能被他人复核的计算方案、数据表和研究记录。
FIND YOUR NEXT STEP
今天想先解决什么?
一份输入文件只是起点。选择当前目标,找到需要先了解的原理与操作。
SEARCH THE NOTEBOOK
一个概念,找到它的上下文。
搜索包含全部模块的章节正文;输入多个词可进一步缩小范围。
FILES FOR YOUR FIRST EXPERIMENTS
把教程带到计算目录里。
下载包含输入模板和使用说明,不含 VASP 程序、POTCAR、WAVECAR 或任何真实计算结果。
先读压缩包根目录 README.md。带 .template 的文件需要替换占位符、补全结构与前置文件,不能直接提交。
按文件查看与单独下载(46 份)
教学输入;需自备授权 Si POTCAR,并核查 ENMAX 与收敛。
硅 SCF · KPOINTS ↓si-scf/KPOINTS教学输入;需自备授权 Si POTCAR,并核查 ENMAX 与收敛。
硅 SCF · INCAR ↓si-scf/INCAR教学输入;需自备授权 Si POTCAR,并核查 ENMAX 与收敛。
硅 SCF · README.txt ↓si-scf/README.txt教学输入;需自备授权 Si POTCAR,并核查 ENMAX 与收敛。
硅晶胞优化 · INCAR ↓si-relax/INCAR配合相同硅 POSCAR/POTCAR 与已收敛网格;520 eV 必须核查体积优化精度。
硅晶胞优化 · 操作说明 ↓si-relax/README.txt优化不是已经完成的计算;请核验最终力与应力。
硅最终静态 · INCAR ↓si-static/INCAR从已核验收敛的 si-relax/CONTCAR 复制 POSCAR,势文件保持一致。
硅最终静态 · KPOINTS ↓si-static/KPOINTS从已核验收敛的 si-relax/CONTCAR 复制 POSCAR,势文件保持一致。
硅最终静态 · 操作说明 ↓si-static/README.txt下载包不虚构优化后结构,需要先完成自己的优化。
独立收敛目录生成器 ↓prepare_convergence.py只生成目录与输入,不提交、不运行 VASP;会拒绝覆盖目标目录。
Slurm 提交模板 ↓submit.slurm.template必须替换队列和模块占位符,并按计算中心说明调整启动器。
可复现计算记录 ↓calculation-record.md.template每次实际计算后填写,不使用假想结果。
硅 DOS · INCAR ↓si-dos/INCAR需要同一硅原胞已收敛的 POSCAR、POTCAR 和 CHGCAR;数值为待检验教学起点。
硅 DOS · KPOINTS ↓si-dos/KPOINTS需要同一硅原胞已收敛的 POSCAR、POTCAR 和 CHGCAR;数值为待检验教学起点。
硅 PBE 能带 · INCAR ↓si-bands/INCAR需要同一硅原胞已收敛的 POSCAR、POTCAR 和 CHGCAR;数值为待检验教学起点。
硅 PBE 能带 · 路径 ↓si-bands/KPOINTS需要同一硅原胞已收敛的 POSCAR、POTCAR 和 CHGCAR;数值为待检验教学起点。
硅 DOS · 前置说明 ↓si-dos/README.txt避免将 ICHARG=1 误认为固定电荷密度。
硅能带 · 前置说明 ↓si-bands/README.txt路径仅对应本教程原胞,不能直接移植到其他晶胞。
铁磁初态练习 · POSCAR ↓fe-fm/POSCAR自备授权 Fe PAW-PBE 势,重新做 Fe 的收敛测试。2.87 Å 为固定教学几何。
铁磁初态练习 · KPOINTS ↓fe-fm/KPOINTS自备授权 Fe PAW-PBE 势,重新做 Fe 的收敛测试。2.87 Å 为固定教学几何。
铁磁初态练习 · INCAR ↓fe-fm/INCAR自备授权 Fe PAW-PBE 势,重新做 Fe 的收敛测试。2.87 Å 为固定教学几何。
反向磁矩初态 · INCAR ↓fe-afm/INCAR复制 fe-fm 的相同结构、网格和势;从头初始化,不读已有磁化密度。
磁性对照 · 前置说明 ↓fe-afm/README.txt对照结果需要实际求解,反向初态未必保持到最终。
DFT+U · 待配置模板 ↓dft-u/INCAR.template明确未就绪:需要 Ni2O2 磁性结构、相容网格、Ni O 势文件,以及有依据的 Ueff 和截断能。
DFT+U · 配置边界 ↓dft-u/README.txt避免臆定磁性晶胞或“通用 U”。
硅 SOC · INCAR ↓si-soc/INCAR必须使用 vasp_ncl;配套复制非磁性硅静态结构、势、CHGCAR 和均匀网格。
硅 SOC · 前置说明 ↓si-soc/README.txt三分量磁矩和程序类型必须同时正确。
硅电荷分析 · INCAR ↓si-charge/INCAR配套相同已核验结构、势和收敛网格;LAECHG 输出后还需检验细 FFT 网格。
电荷分析 · 前置说明 ↓si-charge/README.txt不把 Bader 分区电荷直接当作整数氧化态。
中性表面优化模板 ↓surface/INCAR.template需补 slab 结构、许可 POTCAR、已收敛 k 网格、ENCUT 和 DIPOL;示例不含磁性或电荷态。
体相带电缺陷优化模板 ↓defect/INCAR.template需补真实超胞、k 点、赝势、电子数与自旋方案;不含自动形成能或通用电荷校正。
VASP 内置有限位移模板 ↓phonon-internal/INCAR.template仅限已优化结构的输入晶胞 Γ 点模式;需对力精度和位移收敛,不是完整声子色散。
Phonopy 位移结构静态受力模板 ↓phonopy/INCAR-force.template用于每个外部位移超胞,禁止离子优化;需统一参数、补齐结构与赝势。
Phonopy 分步命令说明 ↓phonopy/workflow.txt.template按官方 Phonopy 4.5 命令体系编写;实际位移数量和路径需替换,未提供或执行真实计算。
三维体相弹性响应模板 ↓elastic/INCAR.template只适用已充分优化的三维体相;需收敛应力精度,不能直接用于含真空二维模量。
原生 VASP NEB 模板 ↓neb-native/INCAR.template固定晶胞,五个中间结构;需七套端点/中间 POSCAR。原生优化器使用有限 POTIM。
仅限 VTST 的 CI-NEB 优化器片段 ↓neb-vtst/optimizer-overlay.INCAR.template非完整 INCAR;仅替换已验证 VTST 程序的对应行。普通 VASP 禁止使用 POTIM=0 片段。
Langevin NVT 分子动力学模板 ↓aimd-nvt/INCAR.template两种原子类型的短程试算;需修改元素摩擦数组、时间步和生产采样长度,不提供真实轨迹。
PBE-D3(BJ) 方法片段 ↓vdw/pbe-d3bj-overlay.INCAR.template仅为补充片段,需合并到完整且验证过的 PBE 输入;不能与其他色散方案盲目叠加。
HSE06 自洽静态模板 ↓hse06/INCAR.template从头开始的非磁半导体静态计算;需要规则 k 网格及已收敛 ENCUT,不能使用固定 PBE 电荷密度捷径。
PBE 独立粒子光学模板 ↓optics/INCAR.template三维非磁绝缘体的自洽频率响应;NBANDS、ENCUT 与 k 网格均需收敛,不含激子。
半局域 DFT 静态介电模板 ↓dielectric/INCAR.template电子钳位离子介电响应与 Born 电荷;不含完整离子贡献,不适用于 HSE 的 LEPSILON 计算。
进阶模板使用说明 ↓advanced-README.md先读此说明;明确原生 NEB / VTST、Phonopy 版本与所有模板的适用限制。
计算复现记录模板 ↓report/calculation-report.md空白研究记录,含模型、方法、收敛、运行环境与证据边界;可按具体任务填写。
综合练习记录与自查清单 ↓report/practice-checklist.md可填写的报告框架;所有结果留空,不包含模拟数据或自动评分。
OUTCAR 摘要提取脚本 ↓tools/inspect_vasp_run.py只读提取最后能量与力、停止消息和文件哈希;不自动认证收敛。Python标准库即可运行。
这是一版基于官方资料整理的教学手册,输入示例尚未逐例完成 VASP 实算验证。硅入门范例、其他材料模板和解析模型演示的适用条件已分别说明;“计算结束”不能替代收敛检查。软件及赝势请使用所在课题组获得许可的版本。