用VASP+VTST计算Raman光谱 (抛砖引玉)
鉴于目前没有找到很好的,很完整的教程由A到Z介绍如何用VASP计算Raman光谱。可能有干货的大神都留着自己用
摸索了一会儿找到了以下其中一个☝️方法,如果大神有补充或者纠正,欢迎留言
pre-requests:
- VASP 和 VTST 安装好,没有的可以参照一下这篇文章
- 将会用到VTST scripts里面 这两个code:dymselsph.pl, dymmatrix.py
- 会用最基本的vasp
- 安装好python
- 把github上的raman-sc下载下来,用python3.6的可以用知乎上这位大神的code。或者其实就是把原作者的code,vasp_raman.py里面的print都加上括号就可以用了
- 最重要的是根据原作者issues里面的这个问答,加上:
except:from lxml import etreedoc = etree.parse('vasprun.xml')values = [c.text for c in doc.xpath("/modeling/calculation/varray"[3].getchildren()]# 修改以后如下 if "MACROSCOPIC STATIC DIELECTRIC TENSOR" in line:outcar_fh.readline()try:epsilon.append([float(x) for x in outcar_fh.readline().split()])epsilon.append([float(x) for x in outcar_fh.readline().split()])epsilon.append([float(x) for x in outcar_fh.readline().split()])except:#以下是预防在OUTCAR里找不到MACROSCOPIC STATIC DIELECTRIC TENSOR#或者有时候OUTCAR里出现了一连串超大数字和负号, 把两个数连起来了。例如#1287356918273.125234-12345.3453,上面那个float(x)函数看不懂。#程序就会直接去vasprun.xml找。 所以如果加了这句会报错找不到lxml的同学,#就用`conda install -c anaconda lxml`装上就好from lxml import etreedoc = etree.parse('vasprun.xml')values = [c.text for c in doc.xpath("/modeling/calculation/varray"[3].getchildren()]return epsilon
最初的两个文件夹会有这些文件:
- folder_vasp_raman |-INCAR |-KPOINTS |-POTCAR |-POSCAR |-vasp_raman.py |-no_scheduler.sh #用来交作业 |-gnuplot.sh #plot图 -folder_phonon |-INCAR |-KPOINTS |-POTCAR |-POSCAR
上面的准备好以后,具体操作顺序如下(想抄作业的同学用我的code):
你需要vasp最基本的INCAR,POSCAR(或者你有自己的.cif可以用pymatgen或者VESTA转换成POSCAR), POTCAR, 和KPOINTS文件。两个不同的INCAR放在两个不同的文件夹。整个过程有两大步骤。原作者的范例,两个文件夹是一个套一个的,其实没什么关系可以平行放
第一大步计算phonon:1)创建一个文件夹用作phonon计算,暂且命名phonon
$ mkdir phonon $ cd phonon
2)放入POSCAR,POTCAR,KPOINTS,和第一个INCAR(这个是原作者的INCAR)。两个INCAR之间的主要区别在这几行(每一个参数代表算什么,强烈推荐看vaspwiki,最好的教科书):
# 在phonon里面得把这几行 comment in ! phonons ICHAIN = 1 ! Run the dynamical matrix code ! IMAGES = M ! Number of parallel images, if desired as in step 2 above; otherwise, do not add. NSW = 25 ! (DOF/M)+1 Number of ionic steps IBRION = 3 ! Tell VASP to run dynamics, POTIM = 0.0 ! with a time step of zero (ie, do nothing) ISYM = 0 ! Make sure that symmetry is off, EDIFFG = -1E-10 ! and that vasp does not quit due to low forces#然后在第二大步的时候把这几行 comment out,像这样 ! phonons !ICHAIN = 1 ! Run the dynamical matrix code ! IMAGES = M ! Number of parallel images, if desired as in step 2 above; otherwise, do not add. !NSW = 25 ! (DOF/M)+1 Number of ionic steps !IBRION = 3 ! Tell VASP to run dynamics, !POTIM = 0.0 ! with a time step of zero (ie, do nothing) !ISYM = 0 ! Make sure that symmetry is off, !EDIFFG = -1E-10 ! and that vasp does not quit due to low forces#那个IMAGES是管平行计算的,只在单机电脑不是HPC玩一下的同学可以不用管
3)用VTST里面的dymselsph.pl码计算DISPLACECAR:
$ perl <path to>/vtstscripts/dymselsph.pl POSCAR 8 3 0.001 #<path to>自己改成到.pl文件# 的地方就是了 # 其中8是以第几个原子为中心 # 3是半径范围可以自己调,目的是是让这个code找到在这个半径范围找到所有原子 # 0.001是resolution <调过这个参数,对最后的光谱好像没有很大影响,大神可以留留言>
输出如下:
---------------------------------------------------------------------- Using 1 central atom Central Coordinates: 0.6666669999999968 0.3333330000000032 0.3506900000000002 Central atom 1: 0.6666669999999968 0.3333330000000032 0.3506900000000002 ---------------------------------------------------------------------- 8 atoms were found within a radius of 3.87 of atom 8, leading to 24 degrees of freedom selected. ----------------------------------------------------------------------
4)mark下这个degrees of freedom(DOF), 去把INCAR里面的NSW改了。根据要求例如DOF=24,不平行运算,那么NSW就是DOF+1,NSW=25
5)然后就是运行vasp:
$ mpirun -np 4 vasp_vtst_std
6)结束以后用VTST script里面的dymmatrix.py,创造freq.dat, modes_sqrt_amu.dat force_constants.dat effective_masses.dat...
$ python <path to>/vtstscripts/dymmatrix.py DISPLACECAR OUTCAR
然后是第二大步:1)把第一步的结果 *.dat和CONTCAR 复制到另外一个文件夹:
$ cp *dat ../ && cp CONTCAR ../POSCAR.phon #在名为phonon那个folder里运行# !!!!注意原作者的.phon是前一步的结果, 根据知乎大神
2) cd到另外一个文件夹
3)像第一步里面comment out第一步的东西和把LEPSILON = .TRUE.,这样vasp就会算static dielectric matrix, 改完如下(抄作业的同学把INCAR-outside改名为INCAR就好)
! phonons !ICHAIN = 1 ! Run the dynamical matrix code ! IMAGES = M ! Number of parallel images, if desired as in step 2 above; otherwise, do not add. !NSW = 25 ! (DOF/M)+1 Number of ionic steps !IBRION = 3 ! Tell VASP to run dynamics, !POTIM = 0.0 ! with a time step of zero (ie, do nothing) !ISYM = 0 ! Make sure that symmetry is off, !EDIFFG = -1E-10 ! and that vasp does not quit due to low forcesLEPSILON=.TRUE. ISYM=0
4) 打开freq.dat, 那些标着1的都是振模的虚部,mark一下有多少虚部和多少实部,然后去no_scheduler.sh或者其他用HPC slurm交作业的到.slurm文件里改那个VASP_RAMAN_PARAMS参数
export VASP_RAMAN_PARAMS='4_24_2_0.01'# 抄作业的同学看我的no_scheduler.sh里面 # 4可以换成freq.dat里面的虚部 # 24换成最后一个振膜,例如有24行 # 2不能改,原作写到只支持second derivative # 0.01是resolution,可选改
5)最后就是交作业
# 记得根据你自己的电脑改 export VASP_RAMAN_RUN='mpirun -np X vasp_vtst_std'里的X $ bash no_scheduler.sh
结果在vasp_raman.dat里,计算的是峰值和位置,如果要把它变得像光谱一点
6)plot光谱就参照我的gnuplot.sh或者原作者另外一个文件夹里的broaden.py加上个lorentzian(做实验的知道raman光谱一般用lorentzian来fit而不是gaussian)
大功告成!
有错的地方希望有大臣纠正, 用这个方法算出来的数值跟实验数值比较接近,不知道那些ENCUT 和温度之类的有没有影响,在验证中,另外还有一个方法算拉曼图谱的用vasp+phonopy+phono3py算了好久都没有跟实验数据对上,希望有大神指点迷津
*其实这一整页是可以用一个python或者bash script运行的,迟点写好了分享
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