HyperAI超神経
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VASPとフォノピーを組み合わせてシリコンのフォノンスペクトルを計算する

オンラインでこのチュートリアルを実行

ウィーン第一原理シミュレーションパッケージ（VASPマニュアル – VASP Wiki) は、電子構造計算や量子力学的分子動力学など、第一原理から原子スケールの材料モデリングを行うコンピュータ プログラムです。

フォノピーPhonopy へようこそ — Phonopy v.2.37.1) は、調和レベルおよび準調和レベルでのフォノンバンド構造、熱特性、群速度、およびその他のフォノン関連の量を計算するための Python ツールキットです。

1. チュートリアルの内容

このチュートリアルでは、自動スクリプトを使用して phonopy を実行し、計算プロセスを説明します。このチュートリアルでは、フォノンスペクトル計算の基本的なプロセスを学習します。

  1. 摂動差スーパーセル構造を準備する
  2. すべての構造物の総エネルギーを計算する
  3. 力定数行列を計算する
  4. 力定数行列からフォノンスペクトルを計算する

2. 入力ファイルの紹介

入力ファイルには

├── POSCAR-unitcell
├── clean.sh
├── run.sh
└── run_vasp.sh
├── pt
│   ├── INCAR
│   ├── KPOINTS
│   └── POTCAR

POSCARユニットセル

Si #硅结构
   5.38930000000000
     0.0000000000000000    0.5071343999939496    0.5071343999939496
     0.5071343999939496    0.0000000000000000    0.5071343999939496
     0.5071343999939496    0.5071343999939496    0.0000000000000000
   2
Direct
  0.8750000000000000  0.8750000000000000  0.8750000000000000
  0.1250000000000000  0.1250000000000000  0.1250000000000000

クリーン.sh

#!/bin/bash
rm -r *.yaml band.pdf band.yaml FORCE_SETS vasp poscar *out SPOSCAR 
# 删除不必要文件

実行.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声子谱
##########################
phonopy-load --band "0.0 0.0 0.0  0.5 0.0 0.5  0.625  0.25  0.625, 0.375 0.375 0.75  0.0 0.0 0.0  0.5 0.5 0.5" --band-connection   -p -s
##########################

_vasp.shを実行します

#!/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

フォルダ pt 内のファイル

INCAR標準静的計算

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)

Kポイント

K-Spacing Value to Generate K-Mesh: 0.040
0
Gamma
   4   4   4
0.0  0.0  0.0

ポトカー

システムの対応する元素の擬ポテンシャルの組み合わせ、ここではSiの擬ポテンシャルを使用することができる。公式サイトの例。

はじめる

1. コンテナのクローンを作成する

チュートリアルの作業ディレクトリを見つけてコンテナをクローンします

2. コンテナをセットアップする

2.1 4090を選択 - Pay as you go - vasp 6.3.0-cuda11.8 - ワークスペース

2

2.2 読み込み後にワークスペースを開く

3

2.3 ターミナルを開く

4

2.4 ディレクトリに入る

cd phonon_dft

準備したシリコン擬ポテンシャルをアップロードする

使用可能公式サイトの例擬ポテンシャルPOTCARをディレクトリに置く

5

3. 次のコマンドを入力してphonopy環境をインストールします。

conda install -c conda-forge phonopy

次にyと入力してEnterキーを押し、インストールに同意します。

6

4. 次のコマンドを入力してスクリプトを実行します。

chmod 777 *.sh

./run.sh

5. フォノンスペクトルを見る

ファイルband.pdfを表示

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