VASP 输出文件¶
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- 输出文件结构示例
.
├── AECCAR0
├── AECCAR1
├── AECCAR2
├── CHG
├── CHGCAR
├── CONTCAR
├── DOSCAR
├── EIGENVAL
├── IBZKPT
├── INCAR
├── KPOINTS
├── LOCPOT
├── OSZICAR
├── OUTCAR
├── PCDAT
├── POSCAR
├── POTCAR
├── PROCAR
├── REPORT
├── vasprun.xml
├── WAVECAR
└── XDATCAR
OUTCAR¶
-
给出 VASP 计算过程的具体输出，包括：
- 输入参数的总结
- 电子步、KS 本征值信息
- 应力张量
- 原子受力
- 局域电荷和磁矩
- 介电性质
-
可通过修改 INCAR 文件中的 NWRITE 参数来选择写入 OUTCAR 文件的输出量
-
相关数据提取
total drift # 每个离子步，结构中所有原子在 x y z 方向的受力变化总和
# 获取受力数据
n=48 # 原子数
lines=`awk '{i=0}/TOTAL-FORCE/{getline; while(i<n) {getline; print $4,$5,$6; i++} i=0}' n=$n < OUTCAR`
echo $lines
# 能量之间的差异
F = E + PV - TS # 总能；自由能公式；T=0 时，F=U
free energy TOTEN # 自由能
energy without entropy # 不含 T*S 熵项的自由能
E0 # sigma -> 0 时的能量
# 结构优化/弛豫结束标志
reached required accuracy - stopping structural energy minimisation
# 构型原子数
# 方式 1
natoms=$(sed -n '7p' POSCAR | awk '{ for(i=1; i<=NF; i++) a+=$i; print a} ')
# 方式 2
natoms=$(grep 'NIONS' OUTCAR | tail -n 1 | awk '{print $12}')
# 平均原子体积
vol=$(grep 'volume of cell' OUTCAR | tail -n 1 | awk -v n=${natoms} '{print $5/n}')
# 平均原子能量
eng=$(grep 'free energy' OUTCAR | tail -n 1 | awk -v n=${natoms} '{print $5/n}')
# 磁矩 需设置 ISPIN=2
mag=$(grep 'mag=' OSZICAR | awk '{print $10}')
# 耗时
sec=$(grep 'Total CPU time used' OUTCAR | awk '{print $6}')
# 电子步能量
# 'energy without' 'free energy' 之间只有一个空格
grep 'free energy' OUTCAR
grep 'energy without entropy' OUTCAR
# 离子步能量
# 'energy without' 或 'free energy' 之间有两个空格
grep 'free energy' OUTCAR
grep 'energy without entropy' OUTCAR
# 由 KPOINTS 生成的 K 点总数
head -n 38 IBZKPT | tail -n 35 | awk '{sum+=$4} END {print sum}'
# 不可约布里渊区 K 点数
grep 'irreducible k-points' OUTCAR
# 输出内容示例
Found 35 irreducible k-points:
# 能带数
grep -i 'nbands' OUTCAR
# 输出内容示例；也可得到不可约布里渊区 K 点数
k-points NKPTS = 35 k-points in BZ NKDIM = 35 number of bands NBANDS= 9
# 查看 NEDOS、EMIN、EMAX 数值
grep -E 'NEDOS|EMIN' OUTCAR
# TODO: 待说明含义
awk 'BEGIN{i=1} /dos>/,\
/\/dos>/ \
{a[i]=$2 ; b[i]=$3 ; i=i+1} \
END{for (j=12;j<i-5;j++) print a[j],b[j]}' vasprun.xml > dos.dat
ef=`awk '/efermi/ {print $3}' vasprun.xml`
vasp.5.4.4.18Apr17-6-g9f103f2a35 (build Nov 17 2020 17:54:46) complex
executed on LinuxIFC date 2023.09.26 17:09:42
running on 64 total cores
distrk: each k-point on 8 cores, 8 groups
distr: one band on NCORES_PER_BAND= 2 cores, 4 groups
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------- Iteration 1( 14) ---------------------------------------
POTLOK: cpu time 0.0515: real time 0.0635
SETDIJ: cpu time 0.4765: real time 0.4766
EDDAV: cpu time 0.2827: real time 0.2836
BZINTS: Fermi energy: 8.683970; 38.000000 electrons
Band energy: 134.423518; BLOECHL correction: -0.108454
DOS: cpu time 0.0149: real time 0.0149
--------------------------------------------
LOOP: cpu time 0.8256: real time 0.8387
eigenvalue-minimisations : 3224
total energy-change (2. order) :-0.3970183E-05 (-0.5334378E-05)
number of electron 37.9999994 magnetization 0.0001839
augmentation part 6.3731527 magnetization 0.0002006
Free energy of the ion-electron system (eV)
---------------------------------------------------
alpha Z PSCENC = 140.25282115
Ewald energy TEWEN = -1636.51123608
-Hartree energ DENC = -101.91636345
-exchange EXHF = 0.00000000
-V(xc)+E(xc) XCENC = -146.59065512
PAW double counting = 3226.49321421 -3016.41118853
entropy T*S EENTRO = 0.00000000
eigenvalues EBANDS = 134.42351831
atomic energy EATOM = 1329.85235582
Solvation Ediel_sol = 0.00000000
---------------------------------------------------
free energy TOTEN = -70.40753370 eV
energy without entropy = -70.40753370 energy(sigma->0) = -70.40753370
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
FREE ENERGIE OF THE ION-ELECTRON SYSTEM (eV)
---------------------------------------------------
free energy TOTEN = -70.40753370 eV
energy without entropy= -70.40753370 energy(sigma->0) = -70.40753370
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
POTLOK: cpu time 0.5294: real time 0.5295
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
stress matrix after NEB project (eV)
-0.50749 -0.00000 -0.00000
0.00000 -0.50749 0.00000
0.00000 0.00000 -0.67546
FORCES: max atom, RMS 0.042143 0.029800
FORCE total and by dimension 0.084286 0.042143
Stress total and by dimension 0.985565 0.675456
LOOP+: cpu time 12.0820: real time 12.2709
4ORBIT: cpu time 0.0000: real time 0.0000
total charge
# of ion s p d tot
------------------------------------------
1 0.480 0.854 3.763 5.097
2 0.480 0.854 3.795 5.129
3 0.480 0.854 3.794 5.128
4 0.480 0.854 3.765 5.099
5 1.041 1.504 0.000 2.545
6 1.038 1.505 0.000 2.543
7 0.891 1.513 0.000 2.405
8 0.891 1.513 0.000 2.404
--------------------------------------------------
tot 5.782 9.452 15.117 30.351
magnetization (x)
# of ion s p d tot
------------------------------------------
1 -0.000 0.000 0.000 0.000
2 0.000 -0.000 -0.000 -0.000
3 -0.000 0.000 0.000 0.000
4 0.000 0.000 -0.000 -0.000
5 0.000 0.000 0.000 0.000
6 0.000 -0.000 0.000 -0.000
7 -0.000 -0.000 0.000 -0.000
8 -0.000 0.000 0.000 0.000
--------------------------------------------------
tot 0.000 0.000 0.000 0.000
BZINTS: Fermi energy: 8.683970; 38.000000 electrons
Band energy: 134.423518; BLOECHL correction: -0.108454
total amount of memory used by VASP MPI-rank0 49266. kBytes
=======================================================================
base : 30000. kBytes
nonlr-proj: 4721. kBytes
fftplans : 2354. kBytes
grid : 6243. kBytes
one-center: 124. kBytes
wavefun : 5824. kBytes
General timing and accounting informations for this job:
========================================================
Total CPU time used (sec): 16.449
User time (sec): 14.631
System time (sec): 1.818
Elapsed time (sec): 16.883
Maximum memory used (kb): 85376.
Average memory used (kb): 0.
Minor page faults: 29744
Major page faults: 6
Voluntary context switches: 2545
vasprun.xml¶
- xml 格式的输出文件（内容和 OUTCAR 文件类似）
OSZICAR¶
- 电子步和离子步迭代的具体信息
N # 电子结构的迭代步数，通常被称为电子步
E # 当前电子步的体系能量（自由能）
dE # 当前电子步和上一步体系能量的差值
d eps # 能带结构能量的变化
ncg # 作用于波函数的哈密顿量的求值次数
rms # 尝试波函数（trial wavefunction）的残差的范数（即它们的近似误差）
rms(c) # 输入输出电荷密度之差（前几步电荷密度不参与迭代）
-
开启自旋计算，每个离子步后会有磁矩信息（
mag=） -
文件内容示例
N E dE d eps ncg rms rms(c)
DAV: 1 0.262963906782E+03 0.26296E+03 -0.13606E+04 2304 0.140E+03
DAV: 2 -0.147719592593E+02 -0.27774E+03 -0.26887E+03 2384 0.300E+02
DAV: 3 -0.805108877868E+02 -0.65739E+02 -0.64315E+02 3744 0.132E+02
DAV: 4 -0.839490730879E+02 -0.34382E+01 -0.34294E+01 3104 0.324E+01
DAV: 5 -0.840274618995E+02 -0.78389E-01 -0.78495E-01 3160 0.523E+00 0.415E+01
DAV: 6 -0.681149709824E+02 0.15912E+02 -0.12273E+02 3448 0.642E+01 0.127E+01
DAV: 7 -0.678322667781E+02 0.28270E+00 -0.13214E+01 3464 0.237E+01 0.918E+00
DAV: 8 -0.676127626457E+02 0.21950E+00 -0.14812E+00 3504 0.791E+00 0.140E+00
DAV: 9 -0.675766178893E+02 0.36145E-01 -0.17189E-01 3304 0.256E+00 0.398E-01
DAV: 10 -0.675781648484E+02 -0.15470E-02 -0.81316E-02 3208 0.128E+00 0.288E-01
DAV: 11 -0.675770209933E+02 0.11439E-02 -0.89472E-03 3248 0.587E-01 0.204E-01
DAV: 12 -0.675771006993E+02 -0.79706E-04 -0.23153E-03 3088 0.236E-01 0.725E-02
DAV: 13 -0.675771007310E+02 -0.31732E-07 -0.91291E-05 2928 0.667E-02
1 F= -.67577101E+02 E0= -.67577101E+02 d E =0.000000E+00 mag= -0.0000
CONTCAR¶
-
VASP 计算结束后的构型文件
-
CONTCAR 中的 CONT 是继续的意思
PROCAR¶
-
对于静态计算，PROCAR 文件包含每个轨道的 spd 和位点投影波函数特征。在 VASP 中实现了多种确定投影波函数特征的方案，通常由标签 LORBIT 和 RWIGS 控制。当 LORBIT<10 时，必须在 INCAR 文件中指定 RWIGS 标签，在这种情况下，轨道将被投影到由 RWIGS 确定区域内的非零球谐波上。 当 LORBIT>=10 时，不需要 RWIGS 标签，投影将被投影到投影函数上
-
LORBIT=11 时的格式
# of k-points: 5 # of bands: 26 # of ions: 3
k-point 1 : 0.00000000 0.00000000 0.00000000 weight = 0.06250000
band 1 # energy -17.37867948 # occ. 1.00000000
ion s py pz px dxy dyz dz2 dxz x2-y2 tot
1 0.144 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.145
2 0.291 0.000 0.006 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.298
3 0.291 0.000 0.006 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.298
tot 0.727 0.000 0.013 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.740
CHG、CHGCAR¶
-
体系的电荷密度文件，两者内容基本相同；后者文件内容还包含 PAW one-center occupancies（前者数据精度略低于后者），可用于重启 VASP 计算；前者主要用于可视化和后处理
-
这两个文件在每步迭代过程中都会被更新（设置 ICHARG=11 或 12 除外）
-
CHGCAR 文件内容：结构、电荷密度、augmentation occupancies
DOSCAR、EIGENVAL¶
-
参考：
-
DOSCAR：含态密度以及积分态密度
-
前 6 行是 header；第 6 行前两个数据表示能量范围，第三个数据表示带数，它与
INCAR中NEDOS参数值是相同的，第四个表示费米能
Number of Ions (including empty spheres), Number of Ions, 0 (no partial DOS) or 1 (incl. partial DOS), NCDIJ (currently not used)
Volume of the unit cell [Angst**3], length of the basis vectors (a,b,c [m]), POTIM[s]
the initial Temperature TEBEG
'CAR'
the name of the system as given by SYSTEM in INCAR
E(max), E(min), (the energy range in which the DOS is given), NEDOS, E(fermi), 1.0000
- 从第 7 行开始（到第
6+NEDOS行），每列的含义如下
# 不开启自旋
energy DOS integrated DOS
# 开启自旋
energy DOS(up) DOS(dwn) integrated DOS(up) integrated DOS(dwn)
-
EIGENVAL：每个 K 点的 Kohn-Sham 本征值
-
对于弛豫，DOSCAR 通常没用
-
该两个文件中的能量值都是绝对的，不是以费米能级作为参考零点
XDATCAR¶
- 含每个离子步的构型（轨迹文件；AIMD 常用）
PCDAT¶
- 含对关联函数（pair correlation function；AIMD 常用）；对于 AIMD，写入平均对关联函数
IBZKPT¶
-
含不可约布里渊区 k 点数目、坐标及权重
-
与 KPOINTS 文件兼容，如果在 KPOINTS 文件中选择了自动生成 k 点网格，则会生成 IBZKPT 文件。
-
示例
Automatically generated mesh
35
Reciprocal lattice
0.00000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000 1
0.11111111111111 0.00000000000000 0.00000000000000 8
0.22222222222222 0.00000000000000 0.00000000000000 8
0.33333333333333 0.00000000000000 0.00000000000000 8
0.44444444444444 0.00000000000000 0.00000000000000 8
0.11111111111111 0.11111111111111 0.00000000000000 6
0.22222222222222 0.11111111111111 0.00000000000000 24
0.33333333333333 0.11111111111111 0.00000000000000 24
0.44444444444444 0.11111111111111 0.00000000000000 24
-0.44444444444444 0.11111111111111 0.00000000000000 24
-0.33333333333333 0.11111111111111 0.00000000000000 24
-0.22222222222222 0.11111111111111 0.00000000000000 24
-0.11111111111111 0.11111111111111 0.00000000000000 12
0.22222222222222 0.22222222222222 0.00000000000000 6
0.33333333333333 0.22222222222222 0.00000000000000 24
0.44444444444444 0.22222222222222 0.00000000000000 24
-0.44444444444444 0.22222222222222 0.00000000000000 24
-0.33333333333333 0.22222222222222 0.00000000000000 24
-0.22222222222222 0.22222222222222 0.00000000000000 12
0.33333333333333 0.33333333333333 0.00000000000000 6
0.44444444444444 0.33333333333333 0.00000000000000 24
-0.44444444444444 0.33333333333333 0.00000000000000 24
-0.33333333333333 0.33333333333333 0.00000000000000 12
0.44444444444444 0.44444444444444 0.00000000000000 6
-0.44444444444444 0.44444444444444 0.00000000000000 12
0.33333333333333 0.22222222222222 0.11111111111111 24
0.44444444444444 0.22222222222222 0.11111111111111 48
-0.44444444444444 0.22222222222222 0.11111111111111 48
0.44444444444444 0.33333333333333 0.11111111111111 24
-0.44444444444444 0.33333333333333 0.11111111111111 48
-0.33333333333333 0.33333333333333 0.11111111111111 48
-0.22222222222222 0.33333333333333 0.11111111111111 24
-0.44444444444444 0.44444444444444 0.11111111111111 24
-0.33333333333333 0.44444444444444 0.11111111111111 24
-0.33333333333333 0.44444444444444 0.22222222222222 24
Tetrahedra
115 0.00022862368541
24 1 2 2 6
48 2 6 7 13
...
WAVECAR¶
波函数文件（包含波函数系数、特征值、费米权重等信息）
PROCAR¶
对于静态计算，PROCAR 文件含 spd and site projected wave function character of each orbital，由 LORBIT 和 RWIGS 参数控制。LORBIT>=10 时，不需要 RWIGS 参数