2015源资培训班-VASP上机练习讲解(+U体系).pdf

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1、上机练习讲解——强关联体系+U的计算稀土材料CeO体系2结构优化以及电子局域分析2几何结构-CeO晶胞2O：[He]2s22p4Ce：[Xe]4f15d16s2O：-2Ce8cCe：+4O4cCeO2具有f层电子电子局域性+U（on-site）3GGA不+UE=1.8eVBandgap过小实验值：CeO2Bandgap=2.9eVJ.Chem.Phys.2004.120(16):77414什么是强关联电子体系？对于弱关联体系，DFT-LDA近似就能很好的描述材料的电子特性。而对于含有d层尤其是f层电子的体系，电子--

2、电子库伦互作用导致的局域电子占据态会强烈影响体系的能级分布。电子间的库伦交互作用不可忽略——强关联体系。强关联体系的处理——引入HubbardU模型LDA考虑了电子库伦交换总能作用的HubbardU项5U值怎么确定？对U值做一系列测试，求得与实验值较为接近的结果研究较为成熟的体系，参考文献值VASP计算中，采用LDA+U模型U值由以下三个参数控制，LDAUL，LDAUU，LDAUJLDAUL——对具体的p-/d-/f-轨道加ULDAUU——电子库伦相互作用项（on-siteCoulombinteraction

3、）LDAUJ——电子交换相互作用项（on-siteexchangeinteraction）（U-J——有效U值）6稀土材料CeO的应用领域21.催化剂汽车尾气控制2.玻璃和陶瓷材料3.荧光材料4.金属冶炼助剂7稀土材料CeO的应用领域2催化剂：三效尾气催化剂:汽车尾气控制(CO,NO,HC)x水汽变化反应水蒸气重整产H2Ce(III)Ce(IV)二氧化铈(Ceria,CeO2)8结构优化INCAR初始参数：电子部分SYSTEM=CeO2ISPIN=2！CeO2有spin电子ISTART=0VOSKOWN=1IC

4、HARG=2NELM=100PREC=NormalEDIFF=0.1E-04LREAL=.F.LCHARG=.F.LWAVE=.F离子部分：ISMEAR=0IBRION=2SIGMA=0.2ISIF=2NSW=100+U部分参数设置POTIM=0.5LDAU=.TRUE.（打开+U设置）EDIFFG=-0.05LDAUTYPE=2（默认值，U值由U-J确定）ENCUT=350eVLDAUL=-13（-1：不加U；1-p轨道；2-d轨道；3-f轨道）ALGO=FastLDAUU=05.5（O不加U，Ce的f轨道上+U，U

5、值取5（U-J））LDAUJ=00.5LMAXMIX=6（对+U体系，设置线性混合参数，针对f轨道，取6）9+U参数具体介绍LDAU=.TRUE.（控制计算中是否考虑在位库伦校正相）LDAUTYPE=2（+U的类型，1

6、2

7、4；2-默认值Dudarev’sapproach；U-J具有实际物理意义）LDAUL=-13（控制具体的原子轨道上加U；-1：不加U；1-p轨道；2-d轨道；3-f轨道）LDAUU=05.5（O不加U，Ce的f轨道上+U，U值由LDAUU-LDAUJ确定）LDAUJ=00.5LMAXMIX=6（对+

8、U体系，设置线性混合参数，f轨道设为6）10POSCARCeO2-stropt1.05.416000000.000000000.00000000KPOINTS0.000000205.416000000.00000000meshauto0.000000200.000000205.41600000084GDirect4440.250000000.250000000.250000000000.750000000.750000000.750000000.250000000.750000000.750000000.7500000

9、00.250000000.250000000.750000000.250000000.750000000.250000000.750000000.250000000.750000000.750000000.250000000.250000000.250000000.75000000POTCAR（略）0.000000000.000000000.000000000.000000000.500000000.500000000.500000000.000000000.500000000.500000000.500000000.

10、0000000011电子结构计算-scf流程：1.新建scf的文件夹2.将几何结构优化好的CONTCAR，POSCAR，POTCAR，INCAR，KPOINTS文件复制到scf文件夹中3.cpCONTCARPOSCAR4.修改INCAR12scf-INCAR初始参数：电子部分SYSTEM=CeO2ISPIN=2！CeO2有spin