2021-10-23 18:08:52

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VASP全称Vienna Ab-initio Simulation Package

VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。

基本信息

  • 外文名称

    VASP

  • 类型

    模拟软件包

  • 性质

    商用软件

  • 开发者

    维也纳大学Hafner小组

  • 应用

    材料模拟和计算物质科学研究

  • 最新版本

    VASP 6.1

折叠 编辑本段 简介

VASP--原子尺度材料模拟的计算机程序包

Vienna Ab-initio Simulation Package

VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。它是材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。

VASP通过近似求解Schrödinger方程得到体系的电子态和能量,既可以在密度泛函理论(DFT)框架内求解Kohn-Sham方程(已实现了混合(hybrid)泛函计算),

也可以在Hartree-Fock(HF)的近似下求解Roothaan方程。此外,VASP也支持格林函数方法(GW准粒子近似,ACFDT-RPA)和微扰理论(二阶Møller-Plesset)。

VASP使用平面波基组,电子与离子间的相互作用使用模守恒赝势(NCPP)、超软赝势(USPP)或投影扩充波(PAW)方法描述。

VASP使用高效的矩阵对角化技术求解电子基态。在迭代求解过程中采用了Broyden和Pulay密度混合方案加速自洽循环的收敛。VASP可以自动确定任意构型的对称性。

利用对称性可方便地设定Monkhorst-Pack特殊点,可用于高效地计算体材料和对称团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或Blöchl改进的四面体布点-积分方法,实现更快的k点收敛。

折叠 编辑本段 主要功能

· 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)

VASP 5.2的新功能

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)。

折叠 编辑本段 程序亮点

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。

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