VASP 输出文件

  • 输出文件结构示例
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├── AECCAR0
├── AECCAR1
├── AECCAR2
├── CHG
├── CHGCAR
├── CONTCAR
├── DOSCAR
├── EIGENVAL
├── IBZKPT
├── INCAR
├── KPOINTS
├── LOCPOT
├── OSZICAR
├── OUTCAR
├── PCDAT
├── POSCAR
├── POTCAR
├── PROCAR
├── REPORT
├── vasprun.xml
├── WAVECAR
└── XDATCAR

OUTCAR

  • 参考：VASP学习记录(六)：VASP的输出文件OUTCAR

  • 给出 VASP 计算过程的具体输出，包括：

    • 输入参数的总结
    • 电子步、KS 本征值信息
    • 应力张量
    • 原子受力
    • 局域电荷和磁矩
    • 介电性质

  • 可通过修改 INCAR 文件中的 NWRITE 参数来选择写入 OUTCAR 文件的输出量

  • 相关数据提取

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total drift           # 每个离子步，结构中所有原子在 x y z 方向的受力变化总和

# 获取受力数据
n=48                  # 原子数
lines=`awk '{i=0}/TOTAL-FORCE/{getline; while(i<n) {getline; print $4,$5,$6; i++} i=0}' n=$n < OUTCAR`
echo $lines

# 能量之间的差异
F = E + PV - TS           # 总能；自由能公式；T=0 时，F=U
free energy TOTEN         # 自由能
energy without entropy    # 不含 T*S 熵项的自由能
E0                        # sigma -> 0 时的能量

# 结构优化/弛豫结束标志
reached required accuracy - stopping structural energy minimisation

# 构型原子数
# 方式 1
natoms=$(sed -n '7p' POSCAR | awk '{ for(i=1; i<=NF; i++) a+=$i; print a} ')
# 方式 2
natoms=$(grep 'NIONS' OUTCAR | tail -n 1 | awk '{print $12}')

# 平均原子体积
vol=$(grep 'volume of cell' OUTCAR | tail -n 1 | awk -v n=${natoms} '{print $5/n}')

# 平均原子能量
eng=$(grep 'free  energy' OUTCAR | tail -n 1 | awk -v n=${natoms} '{print $5/n}')

# 磁矩 需设置 ISPIN=2
mag=$(grep 'mag=' OSZICAR | awk '{print $10}')

# 耗时
sec=$(grep 'Total CPU time used' OUTCAR | awk '{print $6}')

# 电子步能量
# 'energy without' 'free energy' 之间只有一个空格
grep 'free energy' OUTCAR
grep  'energy without entropy' OUTCAR

# 离子步能量
# 'energy  without' 或 'free  energy' 之间有两个空格
grep 'free  energy' OUTCAR
grep  'energy  without entropy' OUTCAR

# 由 KPOINTS 生成的 K 点总数
head -n 38 IBZKPT | tail -n 35 | awk '{sum+=$4} END {print sum}'

# 不可约布里渊区 K 点数
grep 'irreducible k-points' OUTCAR
# 输出内容示例
 Found     35 irreducible k-points:

# 能带数
grep -i 'nbands' OUTCAR
# 输出内容示例；也可得到不可约布里渊区 K 点数
k-points           NKPTS =     35   k-points in BZ     NKDIM =     35   number of bands    NBANDS=      9

# 查看 NEDOS、EMIN、EMAX 数值
grep -E 'NEDOS|EMIN' OUTCAR

# TODO: 待说明含义
awk 'BEGIN{i=1} /dos>/,\
                /\/dos>/ \
                 {a[i]=$2 ; b[i]=$3 ; i=i+1} \
     END{for (j=12;j<i-5;j++) print a[j],b[j]}' vasprun.xml > dos.dat

ef=`awk '/efermi/ {print $3}' vasprun.xml`
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 vasp.5.4.4.18Apr17-6-g9f103f2a35 (build Nov 17 2020 17:54:46) complex

 executed on             LinuxIFC date 2023.09.26  17:09:42
 running on   64 total cores
 distrk:  each k-point on    8 cores,    8 groups
 distr:  one band on NCORES_PER_BAND=   2 cores,    4 groups


--------------------------------------------------------------------------------------------------------


--------------------------------------- Iteration      1(  14)  ---------------------------------------


    POTLOK:  cpu time    0.0515: real time    0.0635
    SETDIJ:  cpu time    0.4765: real time    0.4766
     EDDAV:  cpu time    0.2827: real time    0.2836
 BZINTS: Fermi energy:  8.683970; 38.000000 electrons
         Band energy: 134.423518;  BLOECHL correction: -0.108454
       DOS:  cpu time    0.0149: real time    0.0149
    --------------------------------------------
      LOOP:  cpu time    0.8256: real time    0.8387

 eigenvalue-minimisations  :  3224
 total energy-change (2. order) :-0.3970183E-05  (-0.5334378E-05)
 number of electron      37.9999994 magnetization       0.0001839
 augmentation part        6.3731527 magnetization       0.0002006

 Free energy of the ion-electron system (eV)
  ---------------------------------------------------
  alpha Z        PSCENC =       140.25282115
  Ewald energy   TEWEN  =     -1636.51123608
  -Hartree energ DENC   =      -101.91636345
  -exchange      EXHF   =         0.00000000
  -V(xc)+E(xc)   XCENC  =      -146.59065512
  PAW double counting   =      3226.49321421    -3016.41118853
  entropy T*S    EENTRO =         0.00000000
  eigenvalues    EBANDS =       134.42351831
  atomic energy  EATOM  =      1329.85235582
  Solvation  Ediel_sol  =         0.00000000
  ---------------------------------------------------
  free energy    TOTEN  =       -70.40753370 eV

  energy without entropy =      -70.40753370  energy(sigma->0) =      -70.40753370


--------------------------------------------------------------------------------------------------------


  FREE ENERGIE OF THE ION-ELECTRON SYSTEM (eV)
  ---------------------------------------------------
  free  energy   TOTEN  =       -70.40753370 eV

  energy  without entropy=      -70.40753370  energy(sigma->0) =      -70.40753370



--------------------------------------------------------------------------------------------------------


    POTLOK:  cpu time    0.5294: real time    0.5295


--------------------------------------------------------------------------------------------------------


 stress matrix after NEB project (eV)
     -0.50749     -0.00000     -0.00000
      0.00000     -0.50749      0.00000
      0.00000      0.00000     -0.67546
  FORCES: max atom, RMS     0.042143    0.029800
  FORCE total and by dimension    0.084286    0.042143
  Stress total and by dimension    0.985565    0.675456
     LOOP+:  cpu time   12.0820: real time   12.2709
    4ORBIT:  cpu time    0.0000: real time    0.0000



 total charge

# of ion       s       p       d       tot
------------------------------------------
    1        0.480   0.854   3.763   5.097
    2        0.480   0.854   3.795   5.129
    3        0.480   0.854   3.794   5.128
    4        0.480   0.854   3.765   5.099
    5        1.041   1.504   0.000   2.545
    6        1.038   1.505   0.000   2.543
    7        0.891   1.513   0.000   2.405
    8        0.891   1.513   0.000   2.404
--------------------------------------------------
tot          5.782   9.452  15.117  30.351



 magnetization (x)

# of ion       s       p       d       tot
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    1       -0.000   0.000   0.000   0.000
    2        0.000  -0.000  -0.000  -0.000
    3       -0.000   0.000   0.000   0.000
    4        0.000   0.000  -0.000  -0.000
    5        0.000   0.000   0.000   0.000
    6        0.000  -0.000   0.000  -0.000
    7       -0.000  -0.000   0.000  -0.000
    8       -0.000   0.000   0.000   0.000
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tot          0.000   0.000   0.000   0.000

 BZINTS: Fermi energy:  8.683970; 38.000000 electrons
         Band energy: 134.423518;  BLOECHL correction: -0.108454

 total amount of memory used by VASP MPI-rank0    49266. kBytes
=======================================================================

   base      :      30000. kBytes
   nonlr-proj:       4721. kBytes
   fftplans  :       2354. kBytes
   grid      :       6243. kBytes
   one-center:        124. kBytes
   wavefun   :       5824. kBytes



 General timing and accounting informations for this job:
 ========================================================

                  Total CPU time used (sec):       16.449
                            User time (sec):       14.631
                          System time (sec):        1.818
                         Elapsed time (sec):       16.883

                   Maximum memory used (kb):       85376.
                   Average memory used (kb):           0.

                          Minor page faults:        29744
                          Major page faults:            6
                 Voluntary context switches:         2545

vasprun.xml

  • xml 格式的输出文件（内容和 OUTCAR 文件类似）

OSZICAR

  • 电子步和离子步迭代的具体信息
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N          # 电子结构的迭代步数，通常被称为电子步
E          # 当前电子步的体系能量（自由能）
dE         # 当前电子步和上一步体系能量的差值
d eps      # 能带结构能量的变化
ncg        # 作用于波函数的哈密顿量的求值次数
rms        # 尝试波函数（trial wavefunction）的残差的范数（即它们的近似误差）
rms(c)     # 输入输出电荷密度之差（前几步电荷密度不参与迭代）

  • 开启自旋计算，每个离子步后会有磁矩信息（mag=）

  • 文件内容示例

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       N       E                     dE             d eps       ncg     rms          rms(c)
DAV:   1     0.262963906782E+03    0.26296E+03   -0.13606E+04  2304   0.140E+03
DAV:   2    -0.147719592593E+02   -0.27774E+03   -0.26887E+03  2384   0.300E+02
DAV:   3    -0.805108877868E+02   -0.65739E+02   -0.64315E+02  3744   0.132E+02
DAV:   4    -0.839490730879E+02   -0.34382E+01   -0.34294E+01  3104   0.324E+01
DAV:   5    -0.840274618995E+02   -0.78389E-01   -0.78495E-01  3160   0.523E+00    0.415E+01
DAV:   6    -0.681149709824E+02    0.15912E+02   -0.12273E+02  3448   0.642E+01    0.127E+01
DAV:   7    -0.678322667781E+02    0.28270E+00   -0.13214E+01  3464   0.237E+01    0.918E+00
DAV:   8    -0.676127626457E+02    0.21950E+00   -0.14812E+00  3504   0.791E+00    0.140E+00
DAV:   9    -0.675766178893E+02    0.36145E-01   -0.17189E-01  3304   0.256E+00    0.398E-01
DAV:  10    -0.675781648484E+02   -0.15470E-02   -0.81316E-02  3208   0.128E+00    0.288E-01
DAV:  11    -0.675770209933E+02    0.11439E-02   -0.89472E-03  3248   0.587E-01    0.204E-01
DAV:  12    -0.675771006993E+02   -0.79706E-04   -0.23153E-03  3088   0.236E-01    0.725E-02
DAV:  13    -0.675771007310E+02   -0.31732E-07   -0.91291E-05  2928   0.667E-02
   1 F= -.67577101E+02 E0= -.67577101E+02  d E =0.000000E+00  mag=    -0.0000

CONTCAR

  • VASP 计算结束后的构型文件

  • CONTCAR 中的 CONT 是继续的意思

PROCAR

  • 对于静态计算，PROCAR 文件包含每个轨道的 spd 和位点投影波函数特征。在 VASP 中实现了多种确定投影波函数特征的方案，通常由标签 LORBIT 和 RWIGS 控制。当 LORBIT<10 时，必须在 INCAR 文件中指定 RWIGS 标签，在这种情况下，轨道将被投影到由 RWIGS 确定区域内的非零球谐波上。 当 LORBIT>=10 时，不需要 RWIGS 标签，投影将被投影到投影函数上

  • LORBIT=11 时的格式

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# of k-points:    5         # of bands:   26         # of ions:    3

k-point     1 :    0.00000000 0.00000000 0.00000000     weight = 0.06250000

band     1 # energy  -17.37867948 # occ.  1.00000000

ion      s     py     pz     px    dxy    dyz    dz2    dxz  x2-y2    tot
    1  0.144  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.145
    2  0.291  0.000  0.006  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.298
    3  0.291  0.000  0.006  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.298
tot    0.727  0.000  0.013  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.740

CHG、CHGCAR

  • 体系的电荷密度文件，两者内容基本相同；后者文件内容还包含 PAW one-center occupancies（前者数据精度略低于后者），可用于重启 VASP 计算；前者主要用于可视化和后处理

  • 这两个文件在每步迭代过程中都会被更新（设置 ICHARG=11 或 12 除外）

  • CHGCAR 文件内容：结构、电荷密度、augmentation occupancies

DOSCAR、EIGENVAL

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Number of Ions (including empty spheres), Number of Ions, 0 (no partial DOS) or 1 (incl. partial DOS), NCDIJ (currently not used)
Volume of the unit cell [Angst**3], length of the basis vectors (a,b,c [m]), POTIM[s]
the initial Temperature TEBEG
'CAR'
the name of the system as given by SYSTEM in INCAR
E(max), E(min), (the energy range in which the DOS is given), NEDOS,  E(fermi), 1.0000
  • 从第 7 行开始（到第 6+NEDOS 行），每列的含义如下
1
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4
# 不开启自旋
energy     DOS     integrated DOS
# 开启自旋
energy     DOS(up) DOS(dwn)  integrated DOS(up) integrated DOS(dwn)

  • EIGENVAL：每个 K 点的 Kohn-Sham 本征值

  • 对于弛豫，DOSCAR 通常没用

  • 该两个文件中的能量值都是绝对的，不是以费米能级作为参考零点

XDATCAR

  • 含每个离子步的构型（轨迹文件；AIMD 常用）

PCDAT

  • 含对关联函数（pair correlation function；AIMD 常用）；对于 AIMD，写入平均对关联函数

IBZKPT

  • 含不可约布里渊区 k 点数目、坐标及权重

  • 与 KPOINTS 文件兼容，如果在 KPOINTS 文件中选择了自动生成 k 点网格，则会生成 IBZKPT 文件。

  • 示例

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Automatically generated mesh
      35
Reciprocal lattice
    0.00000000000000    0.00000000000000    0.00000000000000             1
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Tetrahedra
       115    0.00022862368541
        24         1         2         2         6
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WAVECAR

波函数文件（包含波函数系数、特征值、费米权重等信息）

PROCAR

对于静态计算，PROCAR 文件含 spd and site projected wave function character of each orbital，由 LORBIT 和 RWIGS 参数控制。LORBIT>=10 时，不需要 RWIGS 参数