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vasp+phonopy-QHA计算材料热膨胀系数与格林奈森常数等脚本

2023-07-02 22:10 作者:IechoQ  | 我要投稿

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通过使用QHA方法可以计算得到材料的热膨胀系数,热容和格林奈森参数等数据,这里使用的软件为vasp和phonopy。通过脚本一次计算得到相关数据。

相关参考为:

https://mp.weixin.qq.com/s/dC7btVnmTxwwhqCJpL8YvQ

http://phonopy.github.io/phonopy/examples.html






计算主要流程为:以声子计算无虚频的结构文件为基础,更改其缩放系数,在不同体积下计算其原子间受力、声子结构和热性质。以提取出的e-V的数据为基础,使用phonopy-qha计算包括热膨胀系数、热容和格林艾森参数等在内的热学性质。

首先将可计算得到无虚频的vasp输入文件放置在文件夹中,包括POSCAR、INCAR、KPOINTS和POTCAR,以及phonopy处理需要的设置文件,我这里使用vaspkit  305功能产生的KPATH.phonopy文件当作设置文件(请根据你的使用习惯更改脚本)。

KPATH.phonopy文件内容如下:

NPOINTS = 501

DIM =  1 1 1     

#扩胞倍数随具体情况而定

BAND = 0.000000 0.000000 0.000000 0.500000 0.000000 0.500000 0.625000 0.250000 0.625000, 0.375000 0.375000 0.750000 0.000000 0.000000 0.000000 0.500000 0.500000 0.500000 0.500000 0.250000 0.750000 0.500000 0.000000 0.500000

BAND_LABELS = $\Gamma$ X U K $\Gamma$ L W X

#声子色散路径自行修改

MP = 11 11 11

TETRAHEDRON = .TRUE.

#PDOS = 1, 2

BAND_CONNECTION = .TRUE.

FORCE_CONSTANTS = READ

ATOM_NAME = W

DIM = 1 1 1

TPROP=.TRUE.

TMAX=2000

TSTEP=5

FORCE_CONSTANTS = READ

# FORCE_SETS = READ

# IRREPS = 0  0  0

# SHOW_IRREPS = .TRUE.

# LITTLE_COGROUP = .TRUE.


计算脚本以及脚本注释如下:

#!/bin/bash

mkdir QHA

#建立QHA计算文件夹

for i in $(seq 0.95 0.005 1.05)

#对i赋值0.95到1.05之间,每隔0.005取值。

do

mkdir $i


cp POSCAR  INCAR KPOINTS POTCAR KPATH.phonopy ./$i


cd ./$i

sed '2c '$i'' POSCAR > POS

mv POS POSCAR

#修改POSCAR中的缩放系数,并覆盖POSCAR

pwd


mpirun -np 48 vasp_std |tee runlog

#执行vasp计算

pwd


phonopy --fc  vasprun.xml 

#获得力常数

phonopy -c POSCAR  -s  -p KPATH.phonopy

#获得声子色散和声子态密度

phonopy -t KPATH.phonopy |tee  thermo.dat

#获得热学性质

cp thermal_properties.yaml ../QHA/thermal_properties-$i.yaml

#转移文件以便后续计算


d=$(awk 'NR==3{print $1}' CONTCAR)

V=$(echo `awk -v x=$i -v a=$d -v b=$d -v c=$d 'BEGIN{printf "%.14f\n",x*x*x*a*b*c}'`) 

#获得当前缩放系数下体积

E=$(grep "TOTEN" OUTCAR | tail -1| awk '{printf "%12.6f \n", $5}')

#获得当前缩放系数下能量

echo $V $E >> ../QHA/v-e.dat

cd ..

done


cd ./QHA/

phonopy-qha v-e.dat thermal_properties*.yaml |tee thermo.dat

#执行QHA计算


注意:在笔者进行测试时发现在部分情况下会出现体积计算值为0的结果,需要根据实际情况调整相关的计算方式。


计算结果展示在终端窗口中

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phonopy案例图图如下

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计算得到的其它热学性质存储在以下文件中

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可根据文件名查找。


另外,如果修改缩放系数声子计算结果出现虚频,phonopy-qha计算时会提醒

# Warning: thermal_properties-1.040.yaml has imaginary modes.

# Warning: thermal_properties-1.045.yaml has imaginary modes.

# Warning: thermal_properties-1.050.yaml has imaginary modes.


可根据实际情况修改缩放系数的区间。





愿有所成



IEchoQ

引喻失义   妄自菲薄


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