VASP考虑范德瓦尔斯计算结构要点总结

2024-11-04 12:00 广东

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范德瓦尔斯力，也被称为分子间力，是指在中性原子或分子间存在的相互作用。这种力的产生基于分子或原子内部的偶极矩之间的静电作用。

尽管范德瓦尔斯力相较于化学键来说相对较弱，但在分子晶体中，由于分子间的这种相互作用，它们对晶体结构的影响不容忽视。特别是在对层状材料或由两层不同材料构成的异质结构进行第一性原理计算时，范德瓦尔斯力的影响是必须考虑的因素。对于单层的体系，一般可以不用考虑范德瓦尔斯。

下面介绍VASP中几种常见的加范德瓦尔斯相互作用的方法；

1.DFT-D2

此方法用法简单，只需在INCAR中加入开关IVDW=1（或者IVDW=10）即可。

但是这里需要注意两点：(i)该方法只适用于5.2.11以后的版本；(ii)在一些比较老的版本中，VASP只给出了从氢（元素符号：H）到氙（元素符号：Xe）的范德瓦尔斯修正相关参数，本人亲测5.3.3版本的VASP在加上IVDW=1的开关计算重元素时，VASP会提示需要用VDW_C6来为C6取值，并且计算终止，但采用5.4.1版本的VASP不会出现该提示，软件会正常运行。

2.DFT-D3

该方法只需在INCAR中加入开关IVDW=11即可。该方法是DFT-D2的增强版，5.3.4及以后的版本可用。

需要注意的是，我们并没有在INCAR里用到GGA开关，这表明没有改变交换关联势，以下四种范德瓦尔斯修正就和上面的两个不同，需要用到GGA开关。

3.vdW-DF

采用该范德瓦尔斯修正需在INCAR中加上以下开关：

GGA=RE

LUSE_VDW=.TRUE.

AGGAC=0.0000

4.optB88-vdW

采用该范德瓦尔斯修正需在INCAR中加上以下开关：

GGA=BO

PARAM1=0.1833333333

PARAM2=0.2200000000

LUSE_VDW=.TRUE.

AGGAC=0.0000

5.optB86b-vdW

采用该范德瓦尔斯修正需在INCAR中加上以下开关：

GGA=MK

PARAM1=0.1234

PARAM2=1.0000

LUSE_VDW=.TRUE.

AGGAC=0.0000

6.vdW-DF2

采用该范德瓦尔斯修正需在INCAR中加上以下开关：

GGA=ML

LUSE_VDW=.TRUE.

Zab_vdW=-1.8867

AGGAC=0.0000

注意，vdW-DF、optB88-vdW 、optB86b-vdW和vdW-DF2在使用过程中需要在所在的文件夹下放置一个名叫vdw_kernel.bindat的文件。

此外，在考虑DFT-D2或者DFT-D3计算的过程中可同时考虑自旋轨道耦合（SOC），但是在vdW-DF、optB88-vdW 、optB86b-vdW和vdW-DF2中无法同时考虑自旋轨道耦合进行计算（VASP正常运行，但是并没有按照预期出现修正）。

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