VASP 教程：VASP 结合 Phonopy 计算硅的比热容
VASP 全称为 Vienna Ab initio Simulation Package（The VASP Manual - VASP Wiki）是一个计算机程序，用于从第一性原理进行原子尺度材料建模，例如电子结构计算和量子力学分子动力学。
Phonopy（Welcome to phonopy — Phonopy v.2.37.1）是一款用于在简谐和准简谐水平下计算声子能带结构、热学性质、群速度以及其他与声子相关物理量的 python 工具包。
本次教程将使用自动化脚本来使用 Phonopy 进行演示计算流程。通过本教程，您将学会比热容计算的基本流程：
- 准备微扰差分超胞结构
- 计算所有结构的总能
- 计算力常数矩阵
- 根据力常数矩阵计算硅的比热容
教程链接：https://go.openbayes.com/M2QBG
该教程将在云平台 http://OpenBayes.com 上使用 RTX 4090 进行演示，使用下方邀请链接注册即可获得 4 小时 RTX 4090 免费使用时长：
https://openbayes.com/console/signup?r=Dennis9801_1ohB
一、输入文件说明
输入文件包含
├── POSCAR-unitcell
├── clean.sh
├── run.sh
└── run_vasp.sh
├── pt
│ ├── INCAR
│ ├── KPOINTS
│ └── POTCAR
POSCAR-unitcell
Si #硅结构5.389300000000000.0000000000000000 0.5071343999939496 0.50713439999394960.5071343999939496 0.0000000000000000 0.50713439999394960.5071343999939496 0.5071343999939496 0.00000000000000002
Direct0.8750000000000000 0.8750000000000000 0.87500000000000000.1250000000000000 0.1250000000000000 0.1250000000000000
clean.sh
#!/bin/bash
rm -r *.yaml thermal_properties.pdfband.yaml FORCE_SETS vasp poscar *out SPOSCAR
# 删除不必要文件
run.sh
#!/bin/bash
rm -r vasp poscar#准备微扰差分超胞结构
##########################
phonopy -d --dim 2 2 2 --pa auto -c POSCAR-unitcell
mkdir poscar
mv POSCAR-unitcell pp
mv POSCAR-* poscar/
###########################计算所有结构的总能
##########################
mkdir vasp
cd vasp
Pnum=$(ls -l ../poscar/ -IR | grep "^-" | wc | awk -F ' ' '{print $1}')
cp ../run_vasp.sh .t_head="for i in {1.."
t_tail="}"
sed -i "3c ${t_head}${Pnum}${t_tail}" run_vasp.sh #生成vasp计算脚本./run_vasp.sh
##########################cd ../mv pp POSCAR-unitcell#计算力常数矩阵
##########################
phonopy -f vasp/*/vasprun.xml > pfcout
###########################根据力常数矩阵计算比热容
##########################
phonopy-load --mesh 31 31 31 -t -p -s
##########################
run_vasp.sh
#!/bin/bash
#计算vasp流程自动脚本
for i in {1..8}
do
rm -r $i
mkdir $i
cd $i
ii=$(printf "%03d" $i)
cp ../../poscar/POSCAR-${ii} POSCAR
cp ../../pt/* .
mpirun -n 1 vasp_std
cd ../done
文件夹 pt 中的文件
INCAR 标准静态计算
ISTART = 1 (若有波函数、读取波函数)
ISPIN = 1 (非极化计算)Static Calculation
ISMEAR = 0 (高斯占据)
SIGMA = 0.05 (高斯展宽)
NELM = 60 (最大电子步)
EDIFF = 1E-08 (SCF收敛精度)
KPOINTS
K-Spacing Value to Generate K-Mesh: 0.040
0
Gamma4 4 4
0.0 0.0 0.0
POTCAR
系统对应元素的赝势组合，这里为 Si 的赝势
二、操作步骤
克隆并启动容器
登录 http://OpenBayes.com，在「公共教程」页面，选择「VASP 结合 Phonopy 计算硅的比热容」教程。
页面跳转后，点击右上角「克隆」，将该教程克隆至自己的容器中。
选择「NVIDIA GeForce RTX 4090」以及「vasp」镜像，OpenBayes 平台提供了 4 种计费方式，大家可以按照需求选择「按量付费」或「包日/周/月」，点击「继续执行」。可以使用文章开头的邀请链接，获得 RTX 4090 使用时长！
待系统分配好资源，当状态变为「运行中」后，点击「打开工作空间」。
2. 上传文件
首先打开「终端」，输入以下命令进入目录。
cd Cv_dft
上传准备好的硅赝势，本教程已将其他文件准备完毕。此处可以使用官网示例里的赝势 POTCAR 文件，将文件放到目录中。
3.安装 phonopy 环境
输入以下命令安装 phonopy 环境。
conda install -c conda-forge phonopy
当模型运行到以下阶段，输入「y」同意安装。
4.运行脚本
输入以下命令运行脚本。
chmod 777 *.sh ./run.sh
5.查看「比热容 v 温度」图像
最后计算的结果将输出在 pdf 中。
查看文件 thermal_properties.pdf
