VASP

从文献中找到一个U值，填进INCAR，计算也顺利收敛了，是否就能继续分析结果？还需要看文献采用哪种DFT+U方法、U加在哪组轨道上，以及结构和磁态是否与自己的模型一致。尤其是文献中的U与Ueff，含义并不总相同。设置时先把这些条件对应起来，再检查带隙、磁矩和结构变化，才有依据判断参数是否合适。

在表面吸附、非对称薄膜和孤立分子计算中，周期性边界条件可能让具有净偶极矩的体系与自身周期镜像发生非物理相互作用，从而影响能量、势和受力。处理“VASP怎么设置偶极修正，VASP偶极修正后体系总能量异常如何排查”时，不能只看修正前后能量是否发生变化，还要结合体系维度、真空层、偶极方向以及电子自洽情况判断结果是否合理。

在用VASP处理吸附、掺杂、界面或者异质结这类计算时，很多人都会想到用Bader电荷来判断电子到底是从哪个部分转移到了哪个部分。这个分析的基本思路，是靠着电荷密度的零通量面，把整个体系划分成一个个属于不同原子的区域，然后再分别对每个区域里的电子数去做积分，这样就可以得到每个原子上的Bader电荷。需要特别留心的一点是，VASP普通输出的那个CHGCAR文件，一般情况下只装着价电子的密度，所以Bader程序那边的作者也专门提醒过，在做VASP体系的分析时，更推荐的办法是把AECCAR0和AECCAR2这两份文件结合在一起来生成一份参考电荷密度，再拿它去做Bader分析，这样结果要靠谱得多。

在跑VASP晶格优化的时候，经常会碰到能量和受力来来回回地振荡，怎么都稳不下来，还有那个收敛的标准，也不清楚到底该怎么去把它收得更紧，通常，我们得先把事情给分清楚，这到底是电子步那边自己就不稳当，还是离子步和晶胞那些自由度的调整，做得太过激进了，VASP在做结构优化的时候，是根据一个控制离子位置、晶胞形状还有体积会不会发生变化的参数，来决定到底要放开多少自由度的，你放开的自由度越多，优化起来往往就越容易变难；一旦那个参数被设置成让晶胞的形状和体积可以同时变化，那么刚开始搭的那个结构、算出来的应力、每一次离子移动的步长，还有电子步的收敛情况，全都会影响到后面整个优化的轨迹。

在VASP里，POTCAR不是可有可无的辅助文件，而是必需输入文件之一。它保存的是每一种原子对应的赝势信息，而且多元素体系下，POTCAR里各元素的排列顺序必须和POSCAR里的元素顺序一致；如果把顺序拼错，计算虽然有时还能跑起来，但结果解释会直接出问题。VASP官方Wiki也特别提醒过，POTCAR的内容属于只读，不建议手工改写。

同一种材料，换一组参考能量，形成能就可能差出不少。问题往往出在元素参考态、原子数换算或计算设置上。VASP输出的是所建模型的总能量，形成能需要把目标材料与对应参考体系的能量相减。因此，开始计算前应先确定研究对象、参考反应和结果单位。

在过渡金属氧化物、稀土化合物等含局域d、f电子的体系中，普通LDA或GGA可能无法充分描述局域电子关联，此时常使用DFT+U进行修正。处理“VASP怎么设置DFT+U参数，VASP DFT+U计算结果对U值过于敏感如何检查”时，不能只改变一个U值反复计算，还要保证U施加的轨道、磁性初态、结构、赝势以及其他INCAR参数保持一致，否则观察到的差异可能并不完全来自U本身。VASP通过LDAU系列参数控制DFT+U，其中不同LDAUTYPE对应不同实现形式。

在VASP做计算的时候，电子步老是一会儿往上跳一会儿往下掉，能量来回摆动，或者每个离子步都跑到NELM设置的最大步数，这种情况往往不只有一个原因，而是好几项参数合在一起造成的。想要弄明白电子步收敛太慢该怎么办，以及电子步里的混合参数要往哪个方向去调，就得先看看计算的体系是什么类型，初始电荷给得合不合理，展宽方式是怎么样选的，还有混合的稳定性这些地方有没有出毛病。VASP官方的文档里也专门提过，往一个方向拉得很长的晶胞，特别容易出现电荷在两头来回晃的现象，而电子的收敛效果跟密度混合到底是怎么设的，关系非常紧密。

在VASP计算里，能量截断到底该取多大，还有把它提高以后，结果又会跟着变化多少，碰到这种问题，不能只是看到别人论文里写了多少电子伏特，就直接拿过来照着填，这个参数，它控制的是平面波基组的大小，按照VASP的文档说明，它会决定哪些平面波能够进入计算，而且这个能量截断，跟FFT网格一起，会很明显地影响到计算的精度，所以，对于不同的元素、不同的赝势、不同的结构，还有你想要去算的物理性质，都一定得自己动手去做收敛的测试。

VASP画能带时出现不连续，很多时候不是物理结果真断了，而是k路径写法、能带连接方式、以及自洽与非自洽衔接没处理好，让绘图工具把本来连续的能带“断开显示”。处理上建议先把问题归类为k点路径与排序问题，再把SCF与NSCF的文件传递与关键参数对齐，最后用一套验收动作确认能带在每段路径上是连续可追溯的。

在材料计算中，NEB（Nudged Elastic Band）方法经常用于研究原子迁移、扩散过程以及反应路径中的过渡态位置。VASP进行NEB计算时，需要在初态和终态之间建立多个中间构型，再通过优化寻找最低能量路径。实际计算过程中，NEB比普通结构优化更容易出现收敛困难，因为每个image都需要同时调整原子位置和保持路径连续性。如果初始路径不合理、计算参数不稳定或者弹簧连接设置不合适，都可能导致能量曲线异常或优化长时间无法结束。

VASP能带计算的步骤，以及能带图中费米能级的校正方法，容易产生混淆的地方主要有两处：一是将高对称路径直接用于自洽计算，二是不区分金属与半导体，统一使用OUTCAR中的费米能级作为能量零点。常规的能带计算通常需要先获得收敛的电荷密度，再沿布里渊区的高对称路径进行非自洽计算。关于能量零点，金属可以直接以费米能级为基准，而半导体和绝缘体则常以价带顶作为零点，这样更便于比较带隙和带边位置。

在做磁性材料、过渡金属体系，或者研究缺陷和表面吸附的时候，如果还继续使用默认的非自旋计算，得到的能量和磁矩往往就靠不住了。这时候就得把两件事弄清楚：VASP里的自旋极化到底怎么打开，以及那些跟自旋初始化有关的参数到底该怎么填。决定这些的，主要是INCAR文件里的ISPIN和MAGMOM。ISPIN这个参数就是用来告诉程序要不要进行自旋极化计算的，当把它设成ISPIN=2以后，VASP就会把自旋向上和自旋向下的电子分开来处理，像铁、钴、镍和磁性氧化物这类体系，一般都需要用上它。

做VASP表面计算时，最容易把时间浪费在后期反复返工上，而根子往往不在INCAR参数，而在模型从一开始就没有搭稳。VASP官方教程和Wiki都强调，表面计算本质上是从体相切出slab，再沿表面法向拉出真空区，同时slab厚度和真空厚度都需要分别做收敛检查，不能只盯其中一个。

Bader电荷常用来判断体系里电子转移的方向与幅度，但在VASP里很多人卡在第一步，因为CHGCAR默认主要对应价电子密度，真正跑Bader时还需要配套的全电子重构密度来划分原子盆域，否则容易出现氢原子电荷异常、原子电荷加和不对、不同网格下结果漂移等问题。下面按文件准备与实际分析两条线，把能落地的操作步骤写清楚。

做表面吸附计算时，经常需要固定基底的底层原子，让表面和吸附物自行弛豫。VASP可以在POSCAR中为每个原子指定允许变化的坐标分量，改动集中在坐标区。容易弄混的是，坐标用哪种方式输入，和约束按哪个方向生效，是两件需要分别核对的事。尤其是斜晶胞，看到F F T就理解成只沿竖直方向移动，可能会把约束设偏。

在VASP计算中，态密度（Density of States，DOS）和能带结构通常会一起用于分析材料的电子性质。很多情况下，两者结合可以判断带隙大小、费米能级位置以及不同轨道对电子态的贡献。不过在实际计算过程中，大家经常会遇到DOS显示的带隙和能带图不一致，或者费米能级附近的电子态分布与预期不同的问题。这类情况通常和计算参数、k点设置、能量参考以及计算流程有关，需要结合具体计算步骤逐项检查。

VASP晶格优化应当如何设置，以及VASP晶格优化不收敛时怎样进行排查，在进行能带、态密度、弹性性质和声子计算之前，这两个问题是经常遇到的。晶格优化不仅要降低原子所受到的力，还可能涉及晶胞体积、晶格形状和晶格常数的变化。当参数设置不合适的时候，计算会出现能量来回振荡、原子位置反复移动、晶胞持续收缩，或者达到最大离子步数之后仍未收敛这些情况。排查时，需要把电子自洽、离子运动和晶胞应力这三个部分分开检查，不能只盯着最后一行是否出现了收敛提示。

VASP的态密度图要在哪里生成，还有好不容易算出来的态密度结果，又要怎么去跟能带图对应上，这两个问题是很容易被混在一起看的，一次VASP计算跑完之后，它并不会直接给出一张现成的图片，真正被算出来的东西，其实是像DOSCAR和vasprun.xml这样的数据文件，我们想要的图，是需要拿着这些数据，再用别的后处理工具去画出来的，在那个DOSCAR文件里面，会写出能量、态密度，还有积分的态密度这几样东西，而控制态密度能量网格数量的，是另一个专门的参数，至于想看哪个能量范围内的结果，也可以再通过两个额外的参数去调整。

做VASP的NEB时，很多人前面不是不会插点，而是起算顺序没有收好，结果一跑就出现图像漂移、收敛发散，或者路径一开始就偏得很厉害。VASP Wiki对NEB的起算步骤写得很清楚，先优化初态和末态，再准备中间图像，再在父目录统一放INCAR、KPOINTS和POTCAR，最后从父目录启动整套计算；而且官方还特别提醒，中间图像不要贪多，先用尽量少的图像把路径跑顺，再决定要不要加密，会更稳。