基本参数

本文介绍VASP最重要的输入文件: INCAR,该文件的设置最为复杂，它决定了VASP需要算什么，选择什么算法、精度等关键信息。虽然INCAR文件包含的参数众多，但绝大部分都有默认值，甚至一个空白的INCAR文件也能使VASP进行计算，但这样只能完成最简单的任务。一般建议在任何计算任务中都要手动设置以下几个重要参数。

(1) SYSTEM: 计算任务名称，用户自己指定，这个参数不影响任何计算结果。
(2) ENCUT: 平面波截断能，决定平面波的个数，即基组的大小。这是一个非常重要的参数，决定了计算的精度。ENCUT越大，计算精度越高，但计算量会越大。VASP可以直接从POTCAR中得到每个元素默认的截断能，并且取最大值作为整个计算ENCUT的默认值。但是仍然建议用户手动输入该数值。原则上最好测试截断能与所关心的物理量之间的关系，以确保结果可靠。如果计算量允许,建议设置ENCUT为默认值的1.3倍。特别是在做变原胞的结构优化时，建议提高ENCUT至默认值的1.3倍。
(3) PREC: 制计算精度的参数，它会影响多个参数, 包括ENCUT、NGX、NGY、NGZ等。在一般的计算中，默认选择为PREC = Normal (VASP 5.X)或者Medium (VASP 4.X)。但如果需要高精度计算时，如声子计算，建议设置PREC =Accurate。
(4) EDIFF: 控制自洽优化收敛的能量标准，即前后两次总能量差如果小于这个值，则认为自洽已经完成。默认值为10-4eV。
(5) ISMEAR和SIGMA:这两个参数决定在做布里渊区积分时,如何计算分布函数。ISMEAR常用的选择为0、1、2和-5。其中ISMEAR=0表示使用Gaussian展宽，一般用于半导体或绝缘体,同时设置展宽大小SIGMA为一个较小的值，如 0.05 eV。ISMEAR=1或者2表示Methfessel-Paxton方法，一般用于金属体系，同时可设置一个较大的SIGMA值，如0.2eV,保证VASP计算的熵一项的值小于1 meV/atom。在半导体和绝缘体中避免使用ISMEAR>0. ISMEAR=-5表示四面体积分，一般适合于高精确的总能量和态密度计算。四面体积分不需要设置SIGMA值。但是四面体积分方法在k点特别少时(如只有1个或者2个)，或者在一维体系中不适用，而且四面体积分在金属体系做结构优化时会有明显误差(计算金属材料的力时会有5%~10%的误差)。综上，建议在金属中使用ISMEAR=1或者2, SIGMA=0.2左右;在半导体或者绝缘体中使用ISMEAR=0, SIGMA=0.05左右。计算态密度时使用ISMEAR= -5, 同时不设置SIGMA。默认值为ISMEAR=1 和SIGMA=0.2.
(6) LREAL:这个参数决定投影算符在实空间还是在倒空间计算建议在做高精度计算时,设置LREAL=.FALSE. , 否则在超过20个原子系统中可设置LREAL=Auto (VASP 4.4及以上版本)。默认值是LREAL=.FALSE.

常用参数
以上参数建议每次计算都需要特别关注，并手动设置。但上述参数基本只是对精度的控制，而不能完成更多的功能，如结构优化、磁性等计算.下面简述INCAR中其他一些重要参数， 对于一些不常用或者基本不需要手动设置的参数，参考VASP手册。参考：https://www.vasp.at/wiki/index.php/INCAR

（1）KSPACING和KGAMMA: KSPACING参数可替代KPOINTS文件，它确定相邻两个k点的最小间距，单位为Å-1。很显然，KSPACING越小，k点越多。KGAMMA参数决定产生的k点网格是否包含|~点。KGAMMA=.TRUE. 表示括|~点，而KGAMMA=.FALSE.表示不包括|~点即采用Monkhorst-Pack方法。默认值为KSPACING=0.5和KGAMMA= .TRUE.。

(2) NBANDS: 能带数目，通常不用设置，VASP 会根据原胞中的电子数和离子数决定总的能带数。但在有的计算中，如计算光学性质时，需要手动增加能带数。

(3) ISPIN: 自旋极化计算开关。默认值为ISPIN=1,即做非磁性计算; ISPIN=2,做自旋极化计算。如果做非共线磁结构计算(LNONCOLLINEAR=.TRUE.),则不需要设置ISPIN参数。

(4) MAGMOM: 做磁性计算时的初始磁矩。在ISPIN=2时，每一个原子设置一个数值，中间用空格分开。如果是非共线磁结构(LNONCOLLINEAR= .TRUE.)计算,则每一个原子需要设置3个数值,表示一个矢量。VASP计算中会自动优化磁矩的大小和方向。MAGMOM参数只能用于没有提供初始电荷密度和波函数文件的初算(即从头算起),或者用于有非磁波函数和电荷密度文件时的续算。后者意思是,先做一个非磁计算,保留电荷密度和波函数，然后设置ISPIN=2, ICHARG=1,MAGMOM=...参数开始磁性计算。从VASP 4.4.4 版本开始，VASP还会考虑磁结构的对称性。默认值为所有原子或者每个原子每个方向都具有1UB的磁矩。

(5) ISTART:决定VASP程序是否在开始时读入波函数，常用的设置有0、1和2。其中ISTART=0代表从头开始计算，不读入波函数文件。ISTART=1代表读入已有波函数，并继续计算，此时新计算的原胞大小和形状可以和已有波函数中的不同，截断能也可以不同; ISTART=2也代表读入已有波函数，但截断能和原胞都不能改变。ISTART有默认设置，如果VASP程序开始时，没有找到波函数WAVECAR,则ISTART=0，否则为1。因此通常不需要设置这个参数。

(6) ICHARG: 决定VASP程序是否在开始时读入电荷密度，常用的设置有0、1、2和1.其中ICHARG=0代表从初始的轨道计算电荷密度: ICHARG=1代表读入已有电荷密度文件CHGCAR,并开始新的自洽计算; ICHARG=2代表直接使用原子电荷密度的叠加作为初始密度; ICHARG=11代表读入已有电荷密度，并进行非自洽计算，通常用于电子能带和态密度计算，在此过程中电荷密度保持不变。在非自洽计算时，特别是在做IDA+U计算时，建议设置LMAXMIX=4(对于d轨道元素)或者6(对于f轨道元素)。

(7) NELM、NELMIN和NELMDL: NELM为电子自洽的最大步數,默认值为60，通常设置为100。NELMIN为电子自洽的最小步数,默认值为2,在分子动力学或者结构优化时，可以考虑增大至4~8。NELMDL为非自洽的步数，主要用于从随机波函数开始自洽的情况，正值表示每一 次电子自洽时都会延迟更新电荷密度,而负值表示只有第一次自洽时才做延迟，一般建议为负值。默认值为-5、-12或者0。

(8) EDIFFG:设定结构优化的精度。当EDIFFG为正值时,表示前后两次离子运动的总能量差小于EDIFFG时，结构优化停止。而EDIFFG为负值时，表示当所有离子受力小于EDIFFG的绝对值时，结构优化停止。默认值为EDIPFG的10倍，是正值,但建议总是使用力作为收敛条件，即建议设置EDIFFG为负值,如-0.02,单位为eV/A。特别在做声子计算时，对原子平衡位置的受力非常敏感,建议结构优化时设置EDIFFG为-0.001 eV/A,甚至更小。

(9) NSW:离子运动的最大步数，在做结构优化或者分子动力学中设置。默认值为0，即离子不动。

(10) IBRION和NFREE:决定离子如何运动。IBRION为离子步弛豫（离子位置优化）算法，IBRION=-1表示离子不动; IBRION=0表示第一性原理分子动力学模拟; IBRION=1表示采用准牛顿法进行结构优化; IBRION=2表示使用共轭梯度法进行结构优化; IBRION=3表示阻尼分子动力学计算; IBRION=5和6表示使用差分方法计算力常数和晶格振动频率，其中IBRION=5不考虑晶体对称性，而是使所有原子沿着三个方向x、y、z都分别做小的位移，计算3N次能量(VASP 4.5 以上版本支持);而IBRION=6则考虑晶体对称性，只要移动不等价的原子和方向即可(VASP 5.1 以上版本支持)。当IBRION = 6且ISIF > 3时，VASP还可以计算弹性常数,此时一般需要提高平面波截断能。额外设置LEPSILON=.TRUE.:或者CALCEPS=.TRUE.还可以计算玻恩有效电荷、压电常数和离子介电常数: IBRION=7 和 8功能和IBRION=5和6类似，但采用密度泛函微扰理论计算力常数，同样IBRION=7不考虑对称性，而IBRION=8考虑对称性。IBRION=5或6时，IBRION=7不考虑晶体对NFREE决定离子在每个方向上移动的次数，移动的距离由POTIM决定。如果NFRIRE=1,则表示在x、y或者z方向上都只做一次小的位移: 如果NFREE=2,表示离子在x、y或者z方向上都做一次正的和一次负的小位移(即移动两次);如果NFREE=4,则表示在x、y或者z方向上都要做4次小的位移。

(11) POTIM:在分子动力学计算(IBRION=0)时，POTIM为时间步长，单位为fs(飞秒),此时没有默认值。结构优化计算(IBRION =1,2,3.)时，POTIM为力的缩放因子，默认值为0.5在。在IBRION=5或者6时，POTIM决定离子移动的步长，单位为Å.

(12) ISIF:确定应力张量计算以及原子和原胞的优化情况。ISIF=0表示不计算应力张量，因为应力张量计算比较耗时，所以在分子动力学模拟中默认不计算应力张量。在结构优化时，ISIF=1,只计算总的应力，此时只优化离子位置，不改变原胞的体积和形状。ISIF=2~7 时，计算应力张量，其中ISIF=2表示只优化离子位置,不改变原胞的体积和形状; ISIF=3表示同时优化离子位置、原胞形状和体积; ISIF=4表示同时优化离子位置和原胞形状，但保持原胞体积不变; ISIF=5 表示不优化离子位置和原胞体积，只改变原胞形状; ISIF=6表示不优化离子位置,但，优化原胞形状和体积; ISIF=6 表示不优化离子位置和原胞形状，只优化原胞体积。在结构优化过程中比较常用的是ISIF=2 或者3。另外对于原胞体积变化的计算需要增加平面波截断能。

(13) PSTRESS:外加应力，单位为kbar (1 kbar=0.1 GPa)。

(14) ISYM和SYMPREC: ISYM确定是否打开对称性，ISYM=1,2,3,在计算中打开对称性，ISYM=-1,0, 关闭对称性。SYMPREC决定VASP在找对称性时的精度。VASP-PAW计算中默认打开对称性(ISYM=2)。

(15) TEBEG和TEEND:分子动力学模拟时的初始和终了温度。

(16) RWIGS:原子的维格纳-塞茨（Wigner-Seitz）半径，控制分态密度强度，自动从POTCAR中读取。

(17) LORBIT:总态密度投影，决定输出PROCAR、PROOUT和DOSCAR文件的格式。不同的LORBIT表示输出不同的文件以及文件中包含的内容。详见VASP手册中的表格。常用LORBIT=11输出包含lm投影的PROCAR和DOSCAR.

(18) NELECT:总电子数，由程序根据POTCAR中元素自动计算原胞中的总电子数,一般不用设置。通过手动设置该参数，可以实现对原胞中电子的增减，该参数可以是小数，但是无法将电荷指定在特定的原子上。

(19) NUPDOWN：自旋向上和向下的电子数的差。

(20) EMIN、EMAX和NEDOS:态密度计算时的能量最小值(EMIN)、最大值(EMAX)以及能量格点数(NEDOS)。NEDOS默认为301，建议增加此数值,通常设置为1000-3000。

(21) GGA:交换关联势的类型，VASP会根据POTCAR自动确认，一般不用手动设置。

(22)GCA_COMPAT:建议在GGA计算中设置为GGA_COMPAR=.FALSF.。

(23) METAGGA: meta-GGA计算，可选的类型有TPSS、RTPSS、M06L、MBJ。其中MBJ泛函可以获得比较准确的能隙，计算量比杂化泛函GW方法小很多。在最新的VASP 5.4.4版本中，还增加了SCAN泛函。

(24) ALGO: 电子最优化的算法，即决定求解能量本征值的算法。默认为ALGO=Normal,即使用blocked Davidson迭代法。ALGO=very_Fast 表示使用RMM-DIIS方法。ALGO= Fast 为前两者的混合，即前面几步使用IDavidson方法,后面采用RMM-DIIS方法。ALGO=Conjuggate或者All表示使用共轭梯度算法。ALGO=Exact表示使用严格对角化方法。

(25) LWAVE和LCHARG: 确定是否输出波函数和电荷密度文件。

(26) IVTOT: 是否输出总的局域势(total local potentia) 函数，从VASP 5.2.12版本开始，LVTOT=.TRUE. 表示输出总的势函数，包括交换关联势。输出文件名为LOCPOT。

(27) LVHAR: 从VASP 5.2.12 版本开始，LVHAR-=.FALSE.表示输出总的局域势函数(离子、Hartree 势和交换关联势)，LVHAR=.TRUE.表示只输出离子和Hatte势(不输出交换关联势)，后者可用于功函数的计算。默认值为IVHAR=FALSE.

(28) LELF: 是否输出电子局域函数(electron lcalization fuction),默认值为LELF=FALSE.

(29) LCORELEVEL: 计算芯电子能级，可以为1或者2,表示两种不同的算法。

(30) LNONCOLLINEAR: 非共线磁结构计算。进行非共线磁结构计算时，可以不加自旋轨道耦合，默认为False。

(31) LSORBIT: 自旋轨道耦合计算，默认为False. 如果设置LSORBIT=.TRUE.,则VASP会自动设置LNONCOLLINEAR=.TRUE.同时注意设置MAG-MOM SAXIS和GGA COMPAT(=False)等参数。

(32) I_CONSTRAINED_M: 通过引入惩罚项以限制磁矩方向和大小。I_CONSTRAINED_M=1只限制磁矩方向，I_CONSTRAINED_M=2同时限制磁矩大小和方向。

(33) LDAU: 针对强关联系统进行L(S)DA+U计算，需结合LDAUTYPE、LDAUL、LDAUU、LDAUJ、LDAUPRINT等参数。

(34) IVDW:一种范德华力计算方法，计算中增加范德瓦耳斯相互作用，IVDW=0表示不加范德瓦耳斯相互作用，而IVDW> 0则可以选择不同的方案,详见VASP手册。

(35) LUSE_VDW: 另外一类范德瓦耳斯相互作用方案，一种范德华力计算方法，使用该方法会修改DFT内的能量计算。详见VASP手册。

(36) LPARD: 能带分解电荷密度,需结合IBAND、EINT、NBMOD、KPUSE、LSEPB、LSEPK等参数。

(37) LBERRY: 使用Berry 相位方法计算电子极化和玻恩有效电荷,需结合IGPAR、NPPSTR和DIPOL等参数。

(38) LCALCPOL: 从VASP 5.2版本开始，设置LCALCPOL=.TRUE.使用Berry相位计算电子极化，比使用LBERRY方法更方便。

(39) EFIELD_PEAD: 对绝缘体加均匀电场，单位为eV/Å。

(40) LCALCEPS: 通过加电场方法计算静态介电常数、玻恩有效电荷张量和压电张量。

(41) LHFCALC: 进行Hartre-Fock或者杂化泛函计算。

(42) LOPTICS: 计算频率依赖的介电函数的实部和虚部。

(43) LEPSILON: 使用密度泛函微扰理论计算静态介电常数、压电张量和玻恩有效电荷。

身为一门材料计算的学生，最让我们头疼的问题就是参数设置的问题，以上繁杂的参数记起来耗时耗力，vim或者本文编辑复杂费力，而MatCloud+通过勾选的方式，只需要动动鼠标，就可以轻松实现参数设置。且平台将结构优化、静态计算和能带计算等功能组件化，直接拉取即可使用。只需根据需要修改参数值，点点鼠标就可以进行自旋、磁性或LDA+U等性质分析，大大降低vasp计算使用难度。

MatCloud+平台仅通过浏览器就可使用，无需下载任何软件就可以完成计算。MatCloud+作为国内首家正式上线的材料高通量计算平台，将传统计算方法简易化，帮助更多的人快速开展计算模拟，大大提高了工作效率。MatCloud+平台将工作流由功能组件链接构成，然后对每个组件进行相应的参数设置即可。

计算参数在MatCloud+的设置

在计算过程中，登录MatCloud+平台，登录后显示为模拟版块，在模拟版块中，完成新建项目（自定义命名）→新建工作流（自定义命名）→在右侧白板通过组件拖拽的方式设计工作流→对组件进行参数设置→提交计算→结果查看。

以结构优化为例，通过MatCloud+—【模拟】—【VASP】—【结构优化】，介绍具体的参数设置，如图1所示，首先单击通用导入组件按钮[…]，击“参数设置”按钮，从数据库导入结构。

成功导入结构后，进行结构优化参数设置，如图2所示，单击结构优化组件的按钮[…]，点击“参数设置”按钮

右侧弹出设置页面，在Geometry Optimization中设置计算的基本参数以及收敛标准（图3）

在General Setting设置其精度、平面波动能截断[ENCUT]和交换相关泛函等相关参数（图4）

在SCF设置电子弛豫的基本参数（图5）

还可在Customized下添加其他INCAR参数（图6）

参数设置完成后点击右上方的“提交“按钮，如图7所示，提交计算。计算结束后在计算结果页面可查看计算结果。

公司介绍

北京迈高材云科技有限公司是中国新材料研发数字化领军企业，专注于材料科学领域数字化的开拓与创新，公司在中科院大力推动下组建，核心产品“MatCloud+材料云”经过团队十余年的打造，形成了集材料数据库、高通量计算筛选、多尺度模拟计算、人工智能技术、智能实验的“计算、 数据、AI、实验”四位一体的材料领域数字化解决方案，为我们的政府、企业、院校客户在研发效能和数字化转型上全面提升价值。

1.MatCloud+平台具有图形化可视化的操作界面，支持调用多种量子力学（第一性原理）、经典分子力学动力学方法模拟软件如VASP、Gaussian、LAMMPS、QE等实现高通量、高并发计算。平台重新定义并统一了所集成模拟软件的操作方式，通过将模拟软件功能（如结构优化、热力学性质、力学性质、电学性质）组件化呈现，拖拽组件搭建模拟预测流程（工作流），实现了模拟计算全流程自动化。

2.MatCloud+可以分享和复制已有的工作流，实现工作流的快速复用。也能修改平台自带组件的默认参数值，并将新参数值保存为默认参数，形成定制化组件。同时也具备可视化作业管理、监控、查看、统计等功能，对工作流计算生成的模拟物性数据以及实验数据进行数据管理、检索、分析、挖掘。

3.MatCloud+平台具有丰富的机器学习算法组件，拖拽组件搭建AI预测流程，实现机器学习全流程（数据上传、数据预处理、特征工程、模型训练、模型评估）自动化，构建材料“结构-成分-工艺-性能”的关系模型。

4.MatCloud+以云计算方式使用户无需安装软件，使用浏览器，通过账号登录，即可调用多个国家超算资源，进行材料结构模型搭建、模拟材料关键性能指标。

迈高科技在材料数字化研发和设计领域拥有深厚的技术积淀和领先的市场份额，在国内已有超5000家材料科学领域企业、院校选择迈高科技的产品和服务，来自港澳台及海外的注册用户已超300家材料科学领域知名院校和企业，致力于成为中国最有价值的新材料研发数字化服务提供商。