Atomic Simulation Environmentの使い方: VASPでのDFT計算の詳細

ASEによるVASPの詳細設定

はじめに

• 以下は、ASEでVASPの設定を行いDFT計算を実行するためのメモ
• ase.calculators.vaspのVASPクラスの変数を通じて設定する
• 計算条件は基本的にVASPのインプットファイル(INCAR)に反映される。INCARタグの意味はここでは説明しない
• 過去の記事(エネルギー計算)を参照してください

計算の設定

• VASPを計算するには環境変数VASP_scriptとVASP_PP_PATHを設定する

$ export VASP_SCRIPT=$HOME/vasp/run_vasp.py
$ export VASP_PP_PATH=$HOME/vasp/potentials/potpaw_PBE

• VASP_SCRIPTには以下のような内容を記述する

import os
exitcode = os.system('vasp')
exitcode = os.system('mpirun -np 16 vasp') # 並列の場合

• VASP_PP_NAMEはデフォルトとなる擬ポテンシャル(pseudo-potential)を設定する。シンボリックリンクでもOK

DFT+U

• VASPのインプット(INCAR)で指定する場合のキーワード

  • LDAU = [.TRUE.|.FALSE.]: DFT+Uを使うかどうか
  • LDAUTYPE = 2 (default): DFT+Uの手法選択
  • LDAUL = [-1 (no on-site)|1 (=p)|2 (=d)|3 (=f)]: どの軌道にUパラメーターを適用するか
  • LDAUU: on-site Coulombパラメーター
  • LDAUJ: on-site Exchangeパラメーター

• ASEではldau_lujdictで上記のLDAUL, LDAUU, LDAUJを設定する

• 以下はLa原子とO原子を含む系の計算の場合で、LaにはUパラメーターを指定し、O原子は補正しない

• 系に含まれるすべての原子に対してdictの要素を設定しないといけない(要確認)

# DFT+Uパラメーターの設定
ldau = True
ldautype = 2
ldau_luj = {'La':{'L':2, 'U':3.0, 'J':0.0},
            'O':{'L':-1, 'U':0.0, 'J':0.0}}

# calculatorの定義
bulk.calc = Vasp(..., ldau=ldau, 
                      ldautype=ldautype,
                      ldau_luj=ldau_luj, ...)

# 計算の実行
bulk.get_potential_energy()

### Pseudo-potentialの選択
* 特殊なpseudo-potential(hard, softなど)を使いたい場合は`setups`で設定する
```python
calc = Vasp(xc='PBE', setups={'Li': '_sv'})

calculatorを設定した後、パラメーターを変更する場合

1. setを用いる(おそらくこちらの方がよい)

calc.set(prec="accurate", ediff=1E-5, ispin=2)

1. プライベート変数に直接代入

calc.float_params["encut"] = 500.0

スピン分極の計算

• スピン分極する場合はVASP(..., ispin=2, ...)とする
• INCARでMAGMOMを指定しない場合はデフォルトでは高スピン状態から始まる
  • atoms.set_initial_magnetic_moments([1.0, 1.0])で初期の磁気モーメントを原子ごとに指定