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示例 16-5：GaAs 的 LOBSTER COHP / ICOHP 分析

目的

  • 按 LOBSTER 的要求准备 VASP 单点（ISYM = 0、NBANDS、LWAVE、NSW = 0，不用 vasp_gam）；
  • 写 lobsterin，计算 Ga–As 的 −COHP、−ICOHP、Mulliken/Löwdin 电荷；
  • 检查 charge spilling，并用 LobsterPy 自动分析和作图。

对应教程：第16章 电荷与成键分析（§8）。

文件说明

文件 说明
POSCAR 闪锌矿 GaAs 原胞，a = 5.653 Å（实验值），Ga–As 键长 ≈ 2.448 Å
KPOINTS Γ 中心 8×8×8
INCAR ISYM = 0、NBANDS = 16（≥ 13 个基函数）、LWAVE = .TRUE.、ISMEAR = 0、SIGMA = 0.05
lobsterin pbeVaspFit2015 基组，Ga 3d 4s 4p / As 4s 4p，cohpGenerator from 2.0 to 2.6 type Ga type As orbitalwise
job.slurm 先运行 VASP，再运行 LOBSTER（OpenMP）
POTCAR 不提供：cat $VASP_PP_PATH/potpaw_PBE/{Ga_d,As}/POTCAR > POTCAR

运行步骤

cd VASP/examples/16-lobster-gaas
cat $VASP_PP_PATH/potpaw_PBE/{Ga_d,As}/POTCAR > POTCAR
grep -E "TITEL|ENMAX|ZVAL" POTCAR

# LOBSTER 可执行文件名以你下载的版本为准
export LOBSTER_EXE=/path/to/lobster-5.1.1
sbatch job.slurm

不想手写 lobsterin 时，也可以在只有 POSCAR/POTCAR/INCAR 的目录中运行 lobsterpy create-inputs（目前针对 PBE_54 系列 POTCAR），比较它生成的文件与本例的差别。

预期结果 / 如何检查

grep -E "NBANDS" OUTCAR | head -2                       # 应为 16，且没有 "number of bands has been changed"
grep -i "spilling" lobsterout                            # charge spilling 越小越好，经验上约 < 1-2%
head -6 ICOHPLIST.lobster                                # Ga-As 原子对及其 ICOHP（负值 = 净成键）
cat CHARGE.lobster                                       # Mulliken 与 Loewdin 电荷

pip install lobsterpy
lobsterpy description                                    # 自动文字描述
lobsterpy plot-automatic                                 # 自动画最重要的 COHP
lobsterpy plot 1 2 --summed                              # 画第 1、2 个键的加和
  • 闪锌矿中每个 Ga 有 4 个等价的 As 近邻，ICOHPLIST 中这些原子对的 ICOHP 应基本相同；
  • −COHP 图中费米能级以下主要为正值（成键），费米能级以上为反键，符合半导体中价带成键、导带反键的图像；
  • 具体数值请以自己的计算为准，本仓库不提供参考数值。

注意事项

  • vasp_gam 产生的 WAVECAR 不能被 LOBSTER 读取；
  • 若 VASP 自动改动了 NBANDS，调整 NBANDS 或并行参数（KPAR、NCORE）使其整除后重算；
  • lobsterin 中的 gaussianSmearingWidth 应与 INCAR 的 SIGMA 一致（ISMEAR = -5 时删掉这一行）；
  • LOBSTER 是学术免费软件，不允许用于商业研究；本例语法按 LOBSTER 5.x 编写，使用 6.0 时请对照新版手册；
  • WAVECAR 体积较大，不要提交到仓库。