VASP自旋軌道耦合計算錯誤匯總

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VASP自旋軌道耦合計算錯誤匯總

靜態(tài)計算時，報錯：

VERYBADNEWS!Internal內(nèi)部errorinsubroutine子程序IBZKPT:

Reciprocal倒數(shù)的latticeandk-latticebelongtodifferentclassoflattices.Oftenresultsarestilluseful(48)

INCAR參數(shù)設(shè)置：

對策：根據(jù)所用集群，修改INCAR中NPAR。將NPAR=4變成NPAR=1，已解決！

錯誤：subspacematrix類錯誤

報錯：靜態(tài)和能帶計算中出現(xiàn)警告：WARNING:Sub-Space-Matrixisnothermitian共軛inDAV

結(jié)構(gòu)優(yōu)化出現(xiàn)錯誤：

WARNING:Sub-Space-MatrixisnothermitianinDAV4-4.681828688433112E-002

對策：通過將默認(rèn)AMIX=0.4，修改成AMIX=0.2（或0.3），問題得以解決。

以下是類似的錯誤：

WARNING:Sub-Space-Matrixisnothermitianinrmm-3.00000000000000

RMM:22-0.167633596124E+02-0.57393E+00-0.44312E-0113260.221E+00BRMIX:

veryseriousproblemstheoldandthenewchargedensitydifferoldchargedensity:28.00003new28.060930.111E+00

錯誤：

WARNING:Sub-Space-Matrixisnothermitianinrmm-42.5000000000000

ERRORFEXCP:suppliedExchange-correletiontableistoosmall,maximalindex:4794

錯誤：結(jié)構(gòu)優(yōu)化Bi2Te3時，log文件：

WARNINGinEDDIAG:subspacematrixisnothermitian1-0.199E+01

RMM:2000.179366581305E+01-0.10588E-01-0.14220E+007180.261E-01

BRMIX:veryseriousproblemstheoldandthenewchargedensitydifferoldchargedensity:56.00230new124.7039466F=0.17936658E+01E0=0.18295246E+01dE=0.557217E-02

curvature:0.00expectdE=0.000E+00dEforcontlinesearch0.000E+00

ZBRENT:fatalerrorinbracketing

pleasererunwithsmallerEDIFF,orcopyCONTCARtoPOSCARandcontinue

但是，將CONTCAR拷貝成POSCAR，接著算靜態(tài)沒有報錯，這樣算出來的結(jié)果有問題嗎？

對策1：用這個CONTCAR拷貝成POSCAR重新做一次結(jié)構(gòu)優(yōu)化，看是否達(dá)到優(yōu)化精度！

對策2：用這個CONTCAR拷貝成POSCAR，并且修改EDIFF（目前參數(shù)EDIFF=1E-6）,默認(rèn)為10-4

錯誤：

WARNING:Sub-Space-MatrixisnothermitianinDAV1-7.626640664998020E-003

網(wǎng)上參考解決方案：

對策1：減小POTIM:IBRION=0，標(biāo)準(zhǔn)分子動力學(xué)模擬。通過POTIM控制步長。

POTIM：當(dāng)IBRION=1,2或3時，是力的一個縮放常數(shù)（相當(dāng)于確定原子每步移動的大?。?，默認(rèn)值為0.5。

對策2：改IBRION=1，采用準(zhǔn)牛頓算法來優(yōu)化原子的位置。

原IBRION=2，采用共軛梯度算法來優(yōu)化原子的位置

對策3：修改ISMEAR

對策4：換成CG弛豫（共軛梯度算法）IBRION=2(決定結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，原子如何移動或弛豫)

IBRION=2離子是否運動，1不運動但做NSW外循環(huán)。0動力學(xué)模擬，1準(zhǔn)牛頓法離子弛豫

2CG法離子弛豫，3采用衰減二階運動方程離子弛豫，

INCARrelax中設(shè)置IBRION=2，未解決！

對策5：用的CG算符，出現(xiàn)的錯誤是CG算符不能算，在INCAR中加上IALG=Fast（電子優(yōu)化采用blockedDavidson方法[IALGO=38:IALG=Normal]和RMM-DIIS算法[IALGO=48:IALG=Very_Fast]混合）試一試

設(shè)置：

初始值收斂值結(jié)果

AMIX=0.0100；BMIX=0.0001AMIX=0.01;BMIX=0.00計算無誤

AMIX=0.1000；BMIX=0.0010AMIX=0.10;BMIX=0.00計算無誤

AMIX=0.20;BMIX=0.01AMIX=0.20;BMIX=0.01計算無誤

AMIX=0.2、BMIX=0.001AMIX=0.2、BMIX=0.001計算無誤

AMIX=0.3、BMIX=0.1AMIX=0.3、BMIX=0.1計算無誤

AMIX=0.4AMIX=0.40;BMIX=1.00靜態(tài)log:WARNINGinEDDRMM:callto

ZHEGVfailed,returncode=63**,能帶

一樣

AMIX=0.02AMIX=0.02;BMIX=1.00計算無誤

AMIX=0.1AMIX=0.10;BMIX=1.00靜態(tài)log:WARNINGinEDDRMM:callto

ZHEGVfailed,returncode=63**,能帶

一樣

AMIX=0.3AMIX=0.30;BMIX=1.00靜態(tài)log:WARNINGinEDDRMM:callto

ZHEGVfailed,returncode=63**,能帶

一樣

BMIX=0.0001AMIX=0.40;BMIX=0.00計算無誤

以上參數(shù)設(shè)置，得到的能帶圖都一樣，如下圖:

綜上：設(shè)置AMIX=0.2（或0.3）,BMIX默認(rèn)（省事，等于1.0），可以保證計算過程無誤。還需進(jìn)一步調(diào)整其他參數(shù)，算出正確的能帶。

警告：算1QL弛豫、靜態(tài)、能帶時，都有這個提醒：

ADVICETOTHISUSERRUNNINGVASP/VAMP(HEARYOURMASTERSVOICE...):Youhavea(moreorless)

smallsupercellandforsmallercellsitisrecommendedtousethereciprocal-spaceprojectionscheme!Therealspaceoptimizationisnotefficientforsmallcellsanditisalsolessaccurate...ThereforesetLREAL=.FALSE.intheINCARfile

對策：對于較小的晶胞（原子數(shù)小于20），設(shè)置LREAL=.FALSE.，計算結(jié)果比較確切。而對于較大的晶胞，設(shè)置LREAL=Auto，這樣計算速度比較快。本體系含原子5個，INCAR中LREAL=Auto。設(shè)置所有INCAR中的

LREAL=.FALSE.，重新算一遍。

對于1QL2QL3QL原子數(shù)分別為5、10、15，LREAL=.False.

對于4QL5QL6QL原子數(shù)分別為20、25、30，LREAL=Auto

自旋軌道耦合計算時，靜態(tài)和能帶計算中出現(xiàn)的錯誤：

ERROR:noncollinearcalculationsrequirethatVASPiscompiledwithouttheflag-DNGXhalfand-DNGZhalf

分析：VASP手冊中關(guān)于自旋軌道耦合計算的描述（翻譯版）：

非線性計算和自旋軌道耦合：旋量是由GeorgKresse在VASP代碼中引入的。這個代碼是由DavidHobbs編寫，用于處理非線性磁結(jié)構(gòu)。自旋軌道耦合計算是由OlivierLebacqandGeorgKresse共同實現(xiàn)的。只有VASP4.5以上的版本才支持旋量的計算。

在INCAR中設(shè)置LNONCOLLINEAR=.TRUE.允許執(zhí)行完全非線性磁結(jié)構(gòu)的計算。VASP有能力讀入之前非磁或非線性計算得到的WAVECAR和CHGCAR文件，然而它不可能扭轉(zhuǎn)局域在指定原子處的磁場。

因此在實際操作中，我們推薦分兩步執(zhí)行非線性計算：

第一步，計算計算非磁性基態(tài)，產(chǎn)生WAVECAR和CHGCAR文件。

其次步，讀入WAVECAR和CHGCAR文件，通過設(shè)置MAGMOM參數(shù)，提供初始的磁矩。對于非線性設(shè)置，在MAGMOM這一行，每個離子必需設(shè)置三個值。這三項分別對應(yīng)每個離子在x,y,z方向的初始局域磁矩值。

MAGMOM=100010

這一行，給第一個原子賦予的初始磁矩值沿x方向，其次個原子的初始磁矩值沿y方向。

注意：只有在ICHARG=2（即不讀入之前CHGCAR的狀況）或者CHGCAR文件中只包含電荷但是不包括磁密度數(shù)據(jù)的狀況（即之前那一步進(jìn)行了非磁的計算）下，才需要通過MAGMOM設(shè)定初始磁矩值。

LSORBIT-tagSupportedasofVASP.4.5.

LSORBIT=.TRUE.只能用于PAW贗勢，不能用于超軟贗勢。假使不考慮自選軌道耦合，則能量不依靠磁矩的方向，也就是說，旋轉(zhuǎn)所有的磁矩以同一個角度，讓它們擁有相等的能量。不考慮自選軌道耦合的時候，不需要定義自旋量子化坐標(biāo)。開啟自旋軌道耦合設(shè)置以下參數(shù)：

LSORBIT=.TRUE.

SAXIS=s_xs_ys_z(自旋量子化軸，默認(rèn)值SAXIS=(0+,0,1))

GGA_COMPAT=.FALSE.!應(yīng)用球面截斷能到梯度場

其中SAXIS默認(rèn)=(0+,0,1)（0+表示沿x軸方向一個無窮小的正數(shù)）。當(dāng)需要計算亞meV能量尺度的微小能量差異（一般指磁各向異性計算的狀況）時，需要設(shè)置GGA_COMPAT這個參數(shù)?，F(xiàn)在所有關(guān)于坐標(biāo)軸(Sx,Sy,Sz)的磁矩都給出來了，我們采用VASP中給出關(guān)于這個坐標(biāo)軸所有磁矩和自旋狀量子讀寫慣例。

這包括INCAR文件中的MAGMOM行，OUTCAR和PROCAR文件中的總和局域磁矩，WAVECAR文件中的類自旋軌道，CHGCAR文件中的磁密度。笛卡爾坐標(biāo)系中的磁分量由以下等式得到：

axis

zaxisxzaxis

zaxisyxyaxis

zaxisyaxisxxmmmmmmmmmmm)cos()sin()sin()sin()cos()sin()cos()cos(*)sin()sin()cos()cos(ββαβααβαβααβ+-=++=+-=其中，maxis是外部可見的磁矩值，此處的α是SAXIS矢量(sx,sy,sz)和笛卡爾坐標(biāo)x軸的夾角，β是SAXIS矢量和笛卡

爾坐標(biāo)z軸的夾角,zyxxysssassa||tan,tan

22+==βα,以下等式得到逆變化：

zyxaxisyxaxiszyxaxismmmmmmmmmmmz

y

x

)cos()sin()sin()cos()sin()cos()sin()sin()sin()cos()cos()cos(βαβαβααβαβαβ++=+-=++=不難看出，默認(rèn)值(sx,sy,sz)=(0+,0,1)，兩個角度都是0，即β=0和α=0。在這種狀況下，內(nèi)部轉(zhuǎn)換簡單地等于外部地轉(zhuǎn)換：axis

zzaxisyyaxisxxmmmmmm===,,，其次種重要的狀況，是0=axisxm和0=axisym，在這種狀況下：

222222/)(cos/)cos(*)sin(zyxzaxiszaxisxzyz

yzaxiszaxiszxssssmmmmssssmmmx++===

++==βαβ

因此現(xiàn)在磁矩是平行于SAXIS矢量。這樣有兩種方式去旋轉(zhuǎn)自旋到任意方向，即通過改變初始的磁矩MAGMOM或改變SAXIS。為了給計算賦予平行于一個選定的矢量(x,y,z)的初始磁矩，可以通過設(shè)定（假定是單原子原胞）：MAGMOM=xyz!局域磁矩xyz

SAXIS=001!量子軸平行于z軸

或者

MAGMOM=00total_magnetic_moment!局域磁矩平行于SAXIS

SAXIS=xyz!量子軸平行于矢量(x,y,z)

兩種設(shè)置都必需在一致能量的標(biāo)準(zhǔn)/輻射（原則、根源）場，但是要實現(xiàn)其次種方法，尋常更加確切。其次種方法，也允許讀入之前存在的WAVECAR文件（由線性計算還是非線性計算產(chǎn)生的都可以），然后繼續(xù)用一個不同的自旋方向計算。當(dāng)讀入一個非線性WAVECAR文件，自旋假定平行于SAXIS（因此VASP將僅僅輸出一個z軸方向的磁矩）。推薦計算磁各項異性的步驟如下：

先做線性計算，得到一個WAVECAR和CHGCAR文件。

參與以下參數(shù)：

LSORBIT=.TRUE.

ICHARG=11!非自洽計算,讀入CHGCAR

LMAXMIX=4!對于d電子元素設(shè)置LMAXMIX=4,f電子元素設(shè)置LMAXMIX=6

!在線性計算中，需要設(shè)置LMAXMIX

SAXIS=xyz!磁場的方向

NBANDS=2*線性計算能帶數(shù)

GGA_COMPAT=.FALSE.!在梯度場中應(yīng)用球面截斷能

VASP讀入WAVECAR和CHGCAR文件，將自旋量子軸對齊SAXIS矢量，這意味著現(xiàn)在磁場平行于SAXIS矢量，執(zhí)行非線性計算。通過比較不同方向的能量，可以確定磁各向異性。請記住，原則上，在VASP中一個完全地自洽計算(ICHARG=1)也是有可能的，但是這種狀況將會允許自旋波函數(shù)從它們的初始值旋轉(zhuǎn)到平行于SAXIS矢量，直到獲得正確的基態(tài)，也就是，直到磁矩平行于易磁化軸。實際操作中，這種旋轉(zhuǎn)十分緩慢，直到自旋獲得少量能量重新定位。因此，假使收斂標(biāo)準(zhǔn)太確切，完全地自洽計算可以得到一個比較合理的結(jié)果（我們試驗過的幾種自洽計算都沒有問題。）要十分防備對稱性。我們建議選擇計算自旋軌道耦合時，完全關(guān)掉對稱性(ISYM=0)。尋常會從一個自旋方向到另一個自旋方向k點的設(shè)置會發(fā)生改變，進(jìn)而惡化轉(zhuǎn)換的結(jié)果（假使k點改變WAVECAR將不會被正確地重新讀?。?。GGA_COMPAT尋常需要，應(yīng)當(dāng)被設(shè)置，由于磁各向異性能量尋常需要確切到亞meV數(shù)量級。

當(dāng)計算自旋軌道耦合，特別是磁各向異性時尋常需要十分防備：能量差異十分小，k點的收斂冗長而且緩慢，需要花費大量的計算時間。此外，這一特征--盡管長期存在于VASP中--在最新的版本中仍舊存在，你可以嘗試頻繁地升級發(fā)現(xiàn)這一點。不敢保證，你的結(jié)果是有用的！此處根據(jù)README文件做了一個小小的總結(jié)：

20.11.2023:提出的GGA程序微弱的破壞了非正交體系晶胞的對稱型。球面截斷能應(yīng)用于梯度及互逆空間中的所有中間結(jié)果。GGA引起的微弱的改變（尋常每個原子0.1meV），卻對磁各項異性很重要。

05.12.2023:繼續(xù)...現(xiàn)在VASP.4.6默認(rèn)舊的行為GGA_COMPAT=.TRUE.，新的行為將可以通過在INACR中設(shè)置GGA_COMPAT=.FALSE.得到。

12.08.2023:主要的錯誤出現(xiàn)在symmetry.F和paw.F：非線性計算的對稱性例程沒有正確的執(zhí)行。

假使你閱讀了以上內(nèi)容，就會意識到在VASP.4.6和VASP.5.2版本中進(jìn)行非線性計算推薦設(shè)置GGA_COMPAT=.FALSE.，這樣可以提升GGA計算的數(shù)值精度。

VASP:Non-collinearcalculationsandspinorbitcoupling:Spinors旋量wereincludedbyGeorgKresseintheVASPcode.Thecoderequiredforthetreatment處理ofnon-collinearmagneticstructureswaswrittenbyDavidHobbs,andspin-orbitcouplingwasimplemented實施、執(zhí)行byOlivierLebacqandGeorgKresse.SpinorsareonlysupportedasofVASP.4.5.Subsections：分段、子章節(jié)、下一級欄目

LNONCOLLINEAR-tag

Supported支持asofVASP.4.5.

grepIBRIONOUTCAR

IBRION=2ionicrelax:0-MD1-quasi-New2-CG

設(shè)置ADDGRID=.True.InINCAR

設(shè)置IBRION=1inINCAR

錯誤：

internalERRORRSPHER:runningoutofbuffer00

1310

nonlr.F:OutofbufferRSPHER

得到的CONTCAR是空的！

結(jié)構(gòu)優(yōu)化出現(xiàn)錯誤：

Internal內(nèi)部的、內(nèi)在的ERRORRSPHER:runningoutofbuffer緩沖00

1310

nonlr.F:OutofbufferRSPHER

解決：將NPAR=1修改成4（或者2），問題得以解決。

分兩步（scf非磁線性計算，bands讀取CHGCAR、WAVECAR做非線性自旋軌道耦合計算），能帶計算出錯：ERROR:whilereadingWAVECAR,planewavecoefficients系數(shù)changed5728628837

Solution:Youhavetocontinuewiththeconverged收斂CHGCAR,becausemostprobably,youwillincrease增加/change改變thek-meshtogetadenser密集的、濃重的k-gridtocalculatetheDOSaccurately.Then,WAVECARwillnotbereadcorrectlybecausethewavefunction-coefficients波函數(shù)-系數(shù)arestored存儲k-pointwise明智的concerning涉及theREADerrorofCHGCAR:pleasecheckwhethertheFFTmesheshavechanged.pleasemakesurethat

1)theCHGCARreallyisintheworkingdirectory目錄atruntime運行時間

2)thefftmeshesofCHGCARarecompatible兼容的

Themainpointsisinthissentenceplanewavecoefficientschanged,IthinktheISMEARyouusedinscfandnoscfprocessisdifferent,therefore,theplanewavecoefficientschangedinthesetwoprocessisnotidentical完全一致的.YoucanfindthevaluesofNGXF,NGYFandNGZFintheCHGCARorOUTCARofthescf,andthenaddthesethreeparametersintheINCARofthenonscf.OK,theproblemisresolved.

在靜態(tài)計算的CHGCAR或者OUTCAR中找到NGXF,NGYF和NGZF，將這些參數(shù)加到非靜態(tài)計算的INCAR中：grepNGXFOUTCAR

dimensionx,y,zNGXF=64NGYF=64NGZF=840

supportgridNGXF=64NGYF=64NGZF=840

NGXF,Y,Zisequivalenttoacutoffof25.43,25.43,25.05a.u.

對策：在能帶計算INCAR中參與NGXF=64NGYF=64NGZF=840

修改之后，bands中出現(xiàn)錯誤：

ERROR:noncollinearcalculationsrequirethatVASPiscompiledwithouttheflag-DNGXhalfand-DNGZhalf

解決：待解決!

網(wǎng)上經(jīng)驗：

noncollinearcalculationsrequirethatVASPiscompiledwithouttheflag-DNGXhalfand-DNGZhalf.

一、請參與SOC

1）INCAR中參與

LNONCOLLINEAR=.True.

LSORBIT=.True.

LORBMOM=.True.

ISYM=-1（？不對，ISYM取值0,1,2,3）

program.

IncreasingtheSYMPRECtagmeans,thatthepositionsinthePOSCARfilecanbelessaccurate.

Duringthesymmetryanalysis,VASPdetermines

?theBravaislatticetypeofthesupercell,

?thepointgroupsymmetryandthespacegroupofthesupercellwithbasis(staticanddynamic)-andprintsthenames

ofthegroup(spacegroup:only’family’),

?thetypeofthegeneratingelementary(primitive)cellifthesupercellisanon-primitivecell,

?all’trivialnon-trivial’translations(=trivialtranslationsofthegeneratingelementarycellwithinthesupercell)—neededforsymmetrisationofthecharge,

?thesymmetry-irreduciblesetofk-pointsifautomatick-meshgenerationwasused

andadditionallythesymmetryirreduciblesetoftetrahedraifthetetrahedronmethodwaschosentogetherwiththeautomatick-meshgenerationandofcoursealsothecorrespondingweights(’symmetrydegeneracy’),

?andtablesmarkingandconnectingsymmetryequivalentions.Thesymmetryanalysesisdoneinfoursteps:

?Firstthepointgroupsymmetryofthelattice(assuppliedbytheuser)isdetermined.

?Thentestsareperformed,whetherthebasisbreakssymmetry.Accordinglythesesymmetryoperationsareremoved.

?Theinitialvelocitiesarecheckedforsymmetrybreaking.

?Finally,itischeckedwheterMAGMOMbreaksthesymmetry.Correspondinglythemagneticsymmetrygroupisdetermined(VASP.4.4.4andnewerreleasesonly;ifyouuseolderversionpleasealsoseesection6.12).Theprogramsymmetrisesautomatically:

?Thetotalchargedensityaccordingtothedeterminedspacegroup

?Theforcesontheionsaccordingtothedeterminedspacegroup.

?Thestresstensoraccordingtothedeterminedspacegroup

Whyissymmetrisationnecessary:WithinLDAthesymmetryofthesupercellandthechargedensityarealwaysthesame.

Thissymmetryisbroken,becauseasymmetry-irreduciblesetofk-pointsisusedforthecalculation.

Torestorethecorrectchargedensityandthecorrectforcesitisnecessarytosymmetrisethesequantities.

It