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。

　　一、VASP自旋极化怎么设置

　　自旋极化的设置，可不是只在文件里加一行代码那么简单，还得结合体系本身就判断它有没有可能出现磁矩。对没有磁性的材料强行打开自旋极化，只会让计算量白白增加；反过来，磁性体系要是没开，那结果就可能完全不准确。

　　1、在INCAR里把ISPIN打开

　　普通的共线自旋计算，直接在INCAR文件中写上一行：

　　ISPIN=2

　　就可以了，如果这一行不写，VASP默认是把它当成非自旋极化来处理的。对于非磁体系，可以保留ISPIN=1；但只要是磁性体系、含有未成对电子的体系，或者缺陷和吸附体系，都建议一开始就用ISPIN=2先跑一个测试，免得后面才发现漏掉了磁性的影响。

　　2、给初始磁矩MAGMOM赋值

　　ISPIN=2打开之后，就得用MAGMOM给体系一个初始的磁矩猜测，不然程序不知道朝哪个方向去收敛。按照VASP官方手册上的说法，MAGMOM在自旋极化计算里是一个数组，长度等于整个体系里的离子总数NIONS，里面的每一个值代表对应那个原子的初始磁矩大小，正负号则用来区分自旋的相对方向，正号代表一个方向，负号代表相反的方向。

　　3、让原子顺序严格对齐

　　填MAGMOM的时候，顺序上绝不能出错，它必须跟POSCAR文件里原子的排列次序完全一致。假如POSCAR里先写Fe再写O，并且原子个数是2和3，那MAGMOM就得先写出2个Fe原子的初始磁矩，再写出3个O原子的初始磁矩。要是这个顺序弄反了，磁矩就会被初始化到错误的原子上面，后面的计算从根子上就歪了。

　　4、结构优化和静态计算保持一样

　　在给磁性体系做结构优化的时候，INCAR里就应该同时保留ISPIN=2和合适的MAGMOM；优化完成了再去跑静态计算的时候，也必须继续用着这套自旋设置，不能随手就删掉，不然前后两次计算的口径对不上，能量、磁矩还有态密度就没办法拿来做比较了。

　　二、VASP自旋初始化参数怎么填写

　　需要明确一点：MAGMOM里填的数值并不是最终的磁矩，它只是给电子自洽过程提供一个起始的搜索方向。最后真正的磁矩是多少，得到OUTCAR文件里去看收敛以后的结果，可别把初始值直接当成最终结论。

　　1、铁磁体系用同号磁矩

　　如果想让所有磁性原子的自旋都朝着同一个方向排列，也就是铁磁构型，那就可以把这些原子的初始磁矩都写成正号。比如体系里有两个Fe原子和三个O原子，可以这样写：

　　MAGMOM=24.0 30.0

　　这里的意思是，前两个Fe原子各给一个4.0的初始磁矩，后三个O原子都设为0.0。用这种倍率加数值的写法，在原子数量多的时候能少打一些数字，也不容易出错。

　　2、反铁磁体系用正负交替

　　如果要测试反铁磁构型，就可以让不同的磁性原子带上正号和负号，让它们的初始自旋刚好反向，比如：

　　MAGMOM=4.0-4.0 30.0

　　正负号在这里只是表示沿着同一条自旋轴的相反排列，并不代表空间里的朝向。在共线自旋计算里，它只用来区分相对取向。

　　3、非磁原子给0或者很小的试探值

　　对于氧、碳、氢这些通常不带磁性的原子，直接设成0.0就行了。不过在吸附体系或缺陷体系里，如果怀疑某些非金属原子附近也可能诱导出一点局域磁矩，也可以试着给它一个很小的正初值去试探一下，最终有没有磁矩还是得看收敛后的结果，所以不用太纠结初始值。

　　4、多方案比较会更可靠

　　磁性体系经常有好几个局域的稳定态，只跑一种MAGMOM的组合，就很容易被限制在某个初始态的附近，错过了能量更低的结构。所以，通常更稳妥的办法是把铁磁、反铁磁、低自旋、高自旋这些不同的初始方案都测试一下，然后比较它们收敛后的总能量和磁矩分布，从里面选出能量最低的那个构型来深入分析。

　　三、VASP自旋结果怎么判断是否合理

　　自旋计算跑完之后，不能只看有没有收敛，还得去检查最终的磁矩是不是跟初始化的方向大体一致，能量是不是足够稳定，以及体系有没有在自洽过程中退化成一个非磁性的状态。

　　1、查看OUTCAR里的磁矩

　　打开OUTCAR文件，翻到末尾，会看到magnetization这样的表格，里面列出了每个离子在s、p、d轨道上的磁矩贡献，以及总磁矩的数值。VASP的很多最佳实践示例，都是通过这张表来确认磁矩分布是不是合理，而不仅仅是看总磁矩一个数。

　　2、比较不同初始态的能量

　　如果铁磁和反铁磁构型最后都能收敛，那就要把它们各自的总能量放到一起比一比，能量更低的结果通常在热力学上更占优势，更值得拿来做进一步分析。不过也不能只看能量，还得结合已知的实验信息，以及态密度、能带这些电子结构数据综合去判断。

　　3、警惕磁矩塌缩成非磁态

　　有时候初始MAGMOM设得并不低，可算完之后所有原子的磁矩却都趋近于零了，这就说明体系可能塌缩到了非磁态，没能把磁性保留下来。原因可能不仅仅是初始化的问题，也可能跟初始结构的合理性、DFT+U里的U值、K点网格的密度或者收敛判据有关，需要把这些参数放到一起重新检查。

　　4、谨慎使用NUPDOWN

　　INCAR里还有一个参数叫NUPDOWN，它可以强行固定自旋向上和自旋向下电子的数量差，相当于锁定整个体系的总磁矩。它比较适合在已经有明确总磁矩目标的对照测试里使用，平常做磁性结构优化的时候不建议随便加上去，因为一旦总磁矩被锁死了，体系就可能被约束在一个不太自然的电子状态上，反而找不到真正能量最低的构型。

　　总结

　　在VASP里设置自旋极化，最核心的两步就是在INCAR中写下ISPIN=2，然后按照POSCAR的原子顺序用MAGMOM给出一个合理的初始磁矩。对铁磁体系可以统一用同号磁矩，反铁磁体系用正负相反的磁矩，非磁原子一般就填0。