VASP는 Phonopy와 결합하여 실리콘의 비열을 계산합니다.
VASP는 Vienna Ab initio Simulation Package(비엔나 Ab initio 시뮬레이션 패키지)의 약자입니다.VASP 매뉴얼 – VASP 위키)은 전자 구조 계산 및 양자 역학 분자 동역학과 같은 기본 원리를 바탕으로 원자 규모의 물질 모델링을 위한 컴퓨터 프로그램입니다.
포노피Phonopy에 오신 것을 환영합니다 — Phonopy v.2.37.1)는 고조파 및 준고조파 수준에서 포논 대역 구조, 열적 특성, 군 속도 및 기타 포논 관련 양을 계산하기 위한 Python 툴킷입니다.
단순 고조파 근사에서 포논이 공유하는 비열은 다음과 같습니다.특정 파생Phonopy 공식 홈페이지에서 확인하실 수 있습니다.
튜토리얼 콘텐츠
이 튜토리얼에서는 자동화된 스크립트를 사용하여 Phonopy를 사용한 계산 과정을 보여줍니다. 이 튜토리얼을 통해 비열 용량 계산의 기본 과정을 배울 수 있습니다.
- 섭동 차이 슈퍼셀 구조 준비
- 모든 구조물의 총 에너지를 계산하세요
- 힘 상수 행렬을 계산하세요
- 힘상수 행렬로부터 실리콘의 비열 용량 계산
입력 파일
입력 파일에는 다음이 포함됩니다.
├── POSCAR-unitcell
├── clean.sh
├── run.sh
└── run_vasp.sh
├── pt
│ ├── INCAR
│ ├── KPOINTS
│ └── POTCAR
POSCAR-유닛셀
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
clean.sh
#!/bin/bash
rm -r *.yaml thermal_properties.pdf
band.yaml FORCE_SETS vasp poscar *out SPOSCAR
# 删除不必要文件
실행.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
pt 폴더의 파일
INCAR 표준 정적 계산
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)
K포인트
K-Spacing Value to Generate K-Mesh: 0.040
0
Gamma
4 4 4
0.0 0.0 0.0
포트카
시스템의 해당 요소의 의사 퍼텐셜 조합은 Si의 의사 퍼텐셜입니다.
시작하기
1. 컨테이너를 복제합니다.
튜토리얼 작업 디렉토리를 찾아 컨테이너를 복제합니다.
2. 컨테이너를 설치하세요
4090 선택 - 사용량에 따라 지불 - vasp 6.3.0-cuda11.8 - 작업 공간
로딩 후 작업공간을 열어주세요
오픈 터미널
패키지의 압축을 풉니다
unzip Cv_dft.zip
디렉토리에 들어가세요
cd Cv_dft
준비된 실리콘 의사전위 업로드
여기서 사용할 수 있습니다공식 웹사이트 예시의사잠재력 POTCAR을 디렉토리에 넣으세요
3. Phonopy 환경 설치
다음 명령을 입력하여 Phonopy 환경을 설치하세요.
conda install -c conda-forge phonopy
그런 다음 y를 입력하고 Enter를 눌러 설치에 동의합니다.
4. 스크립트를 실행하세요
다음을 입력하여 스크립트를 실행합니다.
chmod 777 *.sh
./run.sh
5. "비열 대 온도" 그래프 보기
최종 계산 결과는 pdf로 출력됩니다.
thermal_properties.pdf 파일을 보세요
터미널에서 비열이 48.8006881 J/K/mol인 것을 볼 수 있습니다.
여기서는 단위를 일반적인 단위인 J/K/kg로 변환해야 합니다. 여기 단위 세포에는 2개의 원자가 있으며, 단위 세포의 몰 질량은 0.056 kg/mol입니다. 간단한 변환을 해 보겠습니다.
48.8006881/0.056J/K/kg = 871.4408589285714J/K/kg
최종 결과가 논문과 일치함을 알 수 있습니다.격자 동역학을 기반으로 한 실리콘 단결정의 열적 특성 연구(I) - 격자 동역학과 비열"는 888.03 J/K/kg의 결과와 일치합니다.