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VASP

模拟软件包

VASP全称Vienna Ab-initio Simulation Package

简介
VASP--原子尺度材料模拟的计算机程序包
VASP通过近似求解Schrödinger方程得到体系的电子态和能量，既可以在密度泛函理论（DFT）框架内求解Kohn-Sham方程(已实现了杂化（hybrid）泛函计算)，
也可以在Hartree-Fock（HF）的近似下求解Roothaan方程。此外，VASP也支持格林函数方法（GW准粒子近似，ACFDT-RPA）和微扰理论（二阶Møller-Plesset）。
VASP使用平面波基组，电子与离子间的相互作用使用模守恒赝势（NCPP）、超软赝势（USPP）或投影缀加波（PAW）方法描述。
VASP使用高效的矩阵对角化技术求解电子基态。在迭代求解过程中采用了Broyden和Pulay密度混合方案加速自洽循环的收敛。VASP可以自动确定任意构型的对称性。
利用对称性可方便地设定Monkhorst-Pack特殊点，可用于高效地计算体材料和对称团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或Blöchl改进的四面体布点-积分方法，实现更快的k点收敛。
主要功能
· 采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体
· 计算材料的结构参数(键长,键角,晶格常数，原子位置等)和构型
· 计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数)
· 计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF)
· 计算材料的光学性质
· 计算材料的磁学性质
· 计算材料的晶格动力学性质(声子谱等)
· 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟)
· 从头分子动力学模拟
· 计算材料的激发态(GW准粒子修正)
VASP 5.2的新功能
1. 大规模并行计算需要较少的内存。
2. 加入新的梯度校正泛函AM05和PBEsol；用标准PBE POTCAR文件提供新泛函；改善了单中心处理。
3. 离子位置和格矢中加入有限差分，从而得到二阶导，用于计算原子间力常数和声子
（需要超晶胞近似），和弹性常数。计算中自动考虑对称性。
4. 离子位置和静电场中加入线性响应，从而得到二阶导，用于计算原子间力常数和声子
（需要超晶胞近似），Born有效电荷张量，静态介电张量（电子和离子贡献），内应变张量，压电张量（电子和离子贡献）。线性响应只能用于局域和半局域泛函。
5. 精确的非局域交换和杂化泛函：Hartree-Fock方法；杂化泛函，特别是PBE0和HSE06；屏蔽交换；（实验性的）简单模型势GW-COHSEX，用于经验的屏蔽交换内核；（实验性的）杂化泛函B3LYP。
6. 通过本征态求和计算含频介电张量：使用粒子无关近似，或通过GW的随机相近似。可用于局域，半局域，杂化泛函，屏蔽交换，和Hartree-Fock。
7. 完全含频GW，速度达到等离子极点模型：单发G0W0；在G和W中迭代本征矢直至自洽；（实验性的）迭代G（也可以选W）本征矢的自洽GW；（实验性的）对相关能使用RPA近似的GW总能量；
用LDA计算G和W的顶点校正（局域场效应），仅能用于非自旋极化的情况；（实验性的）W的多体顶点校正，仅能用于非自旋极化的情况。
8. 实验性的功能：用TD-HF和TD-杂化泛函求解Cassida方程（仅能用于非自旋极化的Tamm-Dancoff近似）；GW顶点的Bethe-Salpeter（仅能用于非自旋极化的Tamm-Dancoff近似）。
程序亮点
1. VASP使用PAW方法或超软赝势，因此基组尺寸非常小，描述体材料一般需要每原子不超过100个平面波，大多数情况下甚至每原子50个平面波就能得到可靠结果。
2. 在平面波程序中，某些部分代码的执行是三次标度。在VASP中，三次标度部分的前因子足可忽略，导致关于体系尺寸的高效标度。因此可以在实空间求解势的非局域贡献，并使正交化的次数最少。当体系具有大约2000个电子能带时，三次标度部分与其它部分可比，因此VASP可用于直到4000个价电子的体系。
3. VASP使用传统的自洽场循环计算电子基态。这一方案与数值方法组合会实现有效、稳定、快速的Kohn-Sham方程自洽求解方案。程序使用的迭代矩阵对角化方案（RMM-DISS和分块Davidson）可能是最快的方案。
4. VASP包含全功能的对称性代码，可以自动确定任意构型的对称性。
5. 对称性代码还用于设定Monkhorst-Pack特殊点，可以有效计算体材料和对称的团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或四面体方法。四面体方法可以用Blöchl校正去掉线性四面体方法的二次误差，实现更快的k点收敛速度。
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