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    1. VASP

      產品詳情

      【好消息】

      ? ? ? 2020年伊始,我們榮幸地成為維也納大學VASP軟件在中國地區的軟件及售后服務提供商(中國地區授權一家,可提供正規授權函)。

      ? ? ? 未經本公司授權,任何單位和個人均無權銷售、宣傳和培訓VASP。如果大家有需求,可以直接跟我司聯系,通過正規途徑獲取正版軟件和正規服務。



      VASP軟件介紹

      VASP(Vienna Ab-inito Simulation Package)是維也納大學Hafner小組開發的進行電子結構計算和量子力學-分子動力學模擬軟件包。它是目前材料模擬和計算物質科學研究中十分流行的商用軟件之一。VASP是基于贋勢平面波基組的第一性原理密度泛函計算程序,VASP軟件作為目前國內國際上權威的第一性原理計算軟件,可以研究多種體系,包括金屬及其氧化物、半導體、晶體、摻雜體系、納米材料、分子、團簇、表面體系和界面體系等。

      VASP不僅能夠計算得到各種體系的平衡結構和能量,而且還能夠對材料的電子性質進行精確的預測,深度剖析材料的各種理化性質。VASP軟件功能強大,性能穩定,每年在許多國際核心期刊上發表上千篇文章(知名的雜志諸如Science、Journal of the American Society、Nano letters、Physical Review Letters等)。同時,VASP具有非常高效的計算效率,可以使用較小的內存就能實現大規模的高效率并行計算,是目前做固體材料第一性原理計算效率很高的商用軟件之一。


      VASP能計算的性質

      • VASP軟件的基本原理是通過近似求解Schr?dinger方程得到體系的電子態和能量,在密度泛函理論(Density Functional Theory,DFT)框架內求解Kohn-Sham方程。VASP采用周期性邊界條件(或超晶胞模型), 基于密度泛函理論對原子、分子、表面、團簇等多種體系進行幾何結構優化得到穩定構型,進而獲得各種結構參數,包括穩定構型的晶格常數、各原子的位置、原子間的鍵長和鍵角

      • VASP軟件通過求解Kohn-Sham方程獲得體系的波函數和狀態方程,進而計算出體系的總能量(包括體系總自由能及不含熵的能量),同時,再采用共軛梯度、最速下降法及Damped算法等計算出體系中各原子在xyz三個方向上的受力

      • VASP軟件通過求解Kohn-Sham方程能夠描述體系中的電子結構,計算多種電子性質,其中包括波函數(Wave function)、每個k點上的能級分布、每個原子在每個軌道上的電子態密度(Density of State,DOS)、能帶結構(Band Structure,BS)、電子局域化函數(Electron Localization Function,ELF)、電荷密度(Charge Density)、自旋密度(Spin Density)等

      • VASP軟件通過求解Kohn-Sham方程,在離子位置和靜電場中加入線性響應,從而得到二階導,用于計算彈性常數矩陣,Born有效電荷張量(玻恩有效電荷),介電函數實部和虛部、體系總磁矩,并在計算中自動考慮體系的對稱性,其中線性響應只適用于局域和半局域泛函

      • VASP軟件通過求解Kohn-Sham方程,通過在離子位置和格矢中加入有限差分及在離子位置和靜電場中加入線性響應的計算方法,基于超晶胞近似處理,得到二階導,從而計算出原子間力常數、彈性常數和Gamma點的聲子頻率,并在計算中自動考慮體系的對稱性

      • VASP軟件針對過渡金屬(Fe、Co、Ni等)、過渡金屬氧化物及過渡金屬復合物等相關磁性材料,能夠獲得磁性體系的準確幾何和電子結構及每個原子上的準確磁矩和自旋密度分布。同時,通過設置體系的初始磁矩,計算各種順磁、鐵磁、反鐵磁、亞鐵磁體系的幾何和電子性質,每個原子上的準確磁矩和自旋密度分布

      • VASP軟件針對過渡金屬(Fe、Co、Ni等)、過渡金屬氧化物及過渡金屬復合物等相關磁性材料,還支持基本的自旋極化(Spin-polarized)、自旋軌道耦合(Spin-orbit magnetic)及非共線磁性(Non-collinear magnetic)計算方法,更準確的描述各種復雜的磁性體系

      • VASP軟件針對電子間的庫倫交互作用不可忽略的強關聯電子體系(d層電子、f層電子)的過渡金屬氧化物以及鑭系稀土金屬氧化物,增加了在位庫倫修正的方法(on-site coulomb correction),通過Hubbard模型對各種體系的d或f軌道進行DFT+U的計算


      VASP的贋勢庫

      • VASP軟件是基于贋勢和平面波基組的第一性原理密度泛函計算程序。VASP使用的是平面波基組,電子與原子核之間的相互作用使用投影綴加波贋勢(Projector Augmented Wave,PAW)方法描述,從而進行量子力學計算。VASP采用PAW贋勢,使得平面波基組尺寸非常小,描述原子一般不超過100個平面波基組,大多數情況下每原子50個平面波就能得到可靠結果。

      • VASP軟件中的PAW贋勢分為以下幾種分類方法:1)按贋勢支持的泛函種類分為GGA和LDA;2)按原子中是否處理的半芯態(semi-core),分為A,A_sv,A_pv和A_d;3)按贗勢文件中截斷能參數ENMAX的大小,分為普通贗勢A,軟贗勢A_s(精度較低,速度較快)和硬贗勢A_h(精度較高,速度較慢);4)用于支持GW計算的贋勢為A_GW


      VASP支持的泛函

      • VASP軟件在密度泛函理論框架下,支持多種基于局域密度近似(LDA)與廣義梯度近似(GGA)兩種方法的混合泛函,版本包括:LDA、GGA-AM05、GGA-PBEsol(適用于固體材料)、GGA-PBE(應用廣泛)、GGA-rPBE(經過修正的GGA-PBE泛函)、BLYP泛函

      • VASP軟件支持由密度泛函理論(DFT)的交換作用能和Hartree-Fock中的精確交換作用能按一定比例結合形成的雜化泛函(hybrid functional),用于精確計算材料的禁帶寬度及相關的電子性質,包括版本有適用于固體的HSE06和PBE0、適用于分子的B3LYP(實驗性的)

      • VASP軟件包含適用于處理含有長程作用體系的范德華密度泛函(Van der Waals density functional),其中版本包括vdW-DF,vdW-DF2,optB86b-vdW,optB88-vdW,optPBE-vdW,rPW86-vdW2,revPBE-vdW

      • VASP軟件支持meta-GGA泛函,通過減少在交換相關能公式中的動能密度部分誤差,進一步提高VASP對不同體系總能量和原子結構及電子結構的計算精度。此種泛函包含多種版本:revTPSS、TPSS、M06-L、MBJLDA

      • VASP軟件支持的meta-GGA泛函中的MBJLDA泛函,即為經過修正的Becke-Johnson meta-GGA泛函,此種泛函能夠使用較少的計算量,但最終得到與雜化泛函(hybrid functionals)或GW方法這兩種精確的計算方法接近的計算精度,適用于計算電子性質和能隙


      VASP的算法特征

      • VASP軟件通過近似求解Schr?dinger方程得到體系的電子態和能量,既可以在密度泛函理論(DFT)框架內求解Kohn-Sham方程(已實現了混合泛函計算),也可以在Hartree-Fock(HF)的近似下求解Roothaan方程。此外,VASP也支持格林函數方法(GW準粒子近似,ACFDT-RPA)和微擾理論(二階M?ller-Plesset),支持屏蔽交換(Screened Exchange)

      • VASP軟件為基于第一性原理的量子力學和分子動力學(從頭分子動力學,ab initio MD)計算軟件,在VASP的分子動力學中,每一步都采用有效矩陣對角和Pulay方法混合求解瞬時電子基態,能夠指定溫度、壓力、總時間、時間步長等參數,系綜方面支持蒙特卡洛計算具代表性的正則系綜(NVT)和分子動力學計算具代表性的微正則系綜(NVE)

      • VASP軟件支持基于GW準粒子修正方法的材料激發態計算,完全含頻GW,速度達到等離子極點模型:單發G0W0;在G和W中迭代本征矢直至自洽;(實驗性的)迭代G(也可以選W)本征矢的自洽GW;(實驗性的)對相關能使用RPA近似的GW總能量;用LDA計算G和W的頂點校正(局域場效應),僅能用于非自旋極化的情況;(實驗性的)W的多體頂點校正,僅能用于非自旋極化的情況。GW頂點的Bethe-Salpeter(僅能用于非自旋極化的Tamm-Dancoff近似

      • VASP軟件能夠實現大規模的高效率并行計算,支持多核多節點并行計算,對核數和節點數均沒有限制,支持單用戶多用戶同時使用

      • VASP使用高效的矩陣對角化技術求解電子基態。在迭代求解過程中采用了Broyden和Pulay密度混合方案加速自洽循環的收斂。

      • VASP可以自動確定任意構型的對稱性。利用對稱性方便設定Monkhorst-Pack特殊點,可用于高效地計算材料和對稱團簇。Brillouin區的積分使用模糊方法或Bl?chl改進的四面體布點-積分方法,實現更快的k點收斂。

      • VASP支持scaLAPAK大尺度快速計算;VASP提供ACFDT-RPA方法,ACFDT-RPA提供溫度效應模式,計算大體系(包括半導體、絕緣體、金屬等)精確能量,結合Hartree-Fock交換關聯,精確計算受力和G點處聲子頻率,并能自動優化原子位置。

        VASP支持Low?Scaling?GW方法,Low?Scaling?GW提供溫度效應模式,計算準粒子光譜(包括金屬體系)。VASP提供Moeller-Plesset微擾理論(MP2),能得到精確能量。

        VASP能夠計算電子-聲子耦合,用one-shot采樣或蒙特卡洛采樣法,精確計算電子-聲子耦合;VASP能夠計算Care-Level Spectroscopy (XAS,XANES),支持Super-cell core-hole (SCH) method計算方法。


        VASP6的新功能:

        ◆ 基于Space-time計算極化率,適用于研究大體系;

        ◆ 應用Space-time算法(Low Scaling ACFDT/RPA)得到精確的能量、力和聲子譜;

        ◆ 應用Space-time算法在ACFDT/RPA理論層面上自動優化原子位置;

        ◆ Moeller-Plesset微擾理論(MP2)得到精確能量;

        ◆ 新增介電相關雜化泛函(DDH/DSH);

        ◆ 新增電子-聲子耦合計算(Zacharias-Giustino方法);

        ◆ 新增X-ray吸收光譜(XAS);

        ◆ GUI中添加電場參數;

        ◆ 提高NMR計算精確度;

        ◆ 計算光譜發射率、總發射率關于溫度的函數;

        ◆ 黑體輻射關于頻率的函數。


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