VASP自旋軌道耦合計算

1、VASP自旋軌道耦合計算已有4532次閱讀2011-9-13 20:37|個人分類：VASP|系統(tǒng)分類：科研筆記將 VASP的 makefile 文件中的 CPP 選項中的-DNGXhalf, -DNGZhalf, -DwNGXhalf, -DwNGZhalf這4個選項去掉重新編譯VASP才能計算自旋軌道耦合 效應(yīng)。以下是從VASP在線說明書整理出來的非線性磁矩和自旋軌道耦合的計算說 明。非線性磁矩計算：1）計算非磁性基態(tài)產(chǎn)生 WAVECA和CHGCA文件。2）然后INCAR中加上ISPIN=2ICHARG=1 或 11!讀取 WAVECAR CHGCA文件LNONCOLLINEAR=.TRU

2、E.MAGMOM=注意：對于非線性磁矩計算，要在x, y和z方向分別加上磁矩，如MAGMOM = 1 0 0 0 1 0!表示第一個原子在x方向，第二個原子的y方向有磁矩在任何時候，指定 MAGMO值的前提是ICHARG=2（沒有 WAVECA和 CHGCA文件） 或者ICHARG=1或11 （有 WAVECA和 CHGCA文件），但是前一步的計算是非磁性的 （ISPIN=1 ）。磁各向異性能（自旋軌道耦合）計算 注意：LSORBIT=.TRUE.會自動打開LNONCOLLINEARTRUE.選項，且自旋軌道計算只適用于PAW贗勢，不適于超軟贗勢。自旋軌道耦合效應(yīng)就意味著能量對磁矩的方向存在依

3、賴，即存在磁各向異性能（MAE,所以要定義初始磁矩的方向。如下：LSORBIT = .TRUE.SAXIS = s_x s_y s_z （qua ntisati on axis for spin）默認值：SAXIS=（0+,0,1），即x方向有正的無限小的磁矩，Z方向有磁矩。要使初始的磁矩方向平行于選定方向，有以下兩種方法：MAGMOM = x y z ! local magn etic mome nt in x,y,zSAXIS = 0 0 1 ! qua ntisatio n axis parallel to zorMAGMOM = 0 0 total_mag netic_mome nt

4、! local magn etic mome nt parallel toSAXIS （注意每個原子分別指定）SAXIS = x y z !qua ntisati on axis parallel to vector （x,y,z），女口 0 0 1兩種方法原則上應(yīng)該是等價的，但是實際上第二種方法更精確。第二種方法允許 讀取已存在的WAVECAR來自線性或者非磁性計算）文件，并且繼續(xù)另一個自旋 方向的計算（改變SAXIS值而MAGMOIM持不變）。當讀取一個非線性磁矩計算 的WAVECA時，自旋方向會指定平行于 SAXIS計算磁各向異性的推薦步驟是：1）首先計算線性磁矩以產(chǎn)生 WAVECA和

5、CHGCAF文件（注意加入LMAXMIX ）。2）然后INCAF中加入：LSORBIT = .TRUE.ICHARG = 11 ! non selfc on siste nt ru n, read CHGCAR!或ICHARG =1優(yōu)化到易磁化軸，但此時應(yīng)提高 EDIFF的精度LMAXMIX = 4 ! for d eleme nts in crease LMAXMIX to 4, f: LMAXMIX = 6! you n eed to set LMAXMIX already in the colli near calculati onSAXIS = x y z ! direction of

6、 the magnetic field 如 0 0 1NBANDS = 2 * number of bands of colli near run ! grep NBANDS OUTCARISYM=0 ! switch off symmetry (ISYM=0) when spin orbit coupling is selectedGGA_COMPAT=.FALSE. ! it improves the numerical precision of GGA for non colli near calculati onsLORBMOM=.TRUE. !計算軌道磁矩繼續(xù)計算，VASP會讀取 W

7、AVECAR和CHGCAR將自旋量子化方向(磁場方向)平行于SAXIS方向。最后可以比較各個方向磁矩時能量的不同。注意：第二步使用自洽計算(ICHARG=1)原則上也是可以的，但是初始平行于SAXIS的磁場發(fā)生旋轉(zhuǎn)，直到達到基態(tài)，如平行于易磁化軸，但這個過程會很慢且能量變化很小，而 且如果收斂標準不是很嚴格的話，自洽計算會在未達到基態(tài)就停止。注意：VASP的輸入輸出的磁矩和類自旋量都會按照這個SAXIS方向，包括INCAR中的MAGMOM, OUTCA和PROCA文件中的總磁矩和局域磁矩， WAVECA中的類自 旋軌道和 CHGCA中的磁性密度。 With respect to the car

8、tesian lattice vectors the comp onents of the magn etizati on are (intern ally)give n byc i山皿滬e】%咖乜ii）泌Whereis the externally visible magnetic moment. Here, < f >匕訕就is the an gle betwee n the SAXIS vectorand theMIcartesian vector , and is the angle between the vector SAXIS and the cartesia n v

9、ector:eWeldbt1The inverse transformation is given byeA < r >eiE < *E < f elpUiidistIt is easy to see that for the default, both an gles are zero,ei <r >uph* - RaJi.e.and. In this case, the internal represe ntatio n is simply equivale nt to the exter nal represe ntati on:The sec ond

10、 importa nt case, isZ* = -0.995and.In this caseHence now the magn etic mome nt is parallel to the vector SAXIS. Thus there are two ways to rotate the spins in an arbitrary direct ion, either by cha nging the in itial magn etic mome nts MAGMOM or by changing SAXIS.MAGMOM-taghttp:/cms.mpi.u nivie.ac.at/vasp/vasp/MAGMOM_tag.html#i ncar-magmomLNONCOLLINEAR-taghttp:/cms.mpi.u nivie.ac.at/vasp/vasp/LNONCOLLINEAR_tag.htmlLSORBIT-taghttp:/cms.mpi.u nivie.ac.at/vasp/vasp/LSORBIT_tag.html問題： 第一步線性計算得到WAVECAR 口 CHGCAR文件，必須是靜態(tài)計算的WAVECAI和CHGCA文件嗎？ 動態(tài)優(yōu)化的可不可以？靜態(tài)計算需要使