VASP 输出文件

输出文件结构示例

.
├── 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 中的 NWRITE 参数来选择写入 OUTCAR 文件的输出信息量
基本信息（构型、INCAR 参数等）提取

# 元素符号
grep 'TITEL' OUTCAR  | awk '{print $4}' | awk -F'_' '{print $1}' | awk '!seen[$0]++'

# 元素对应数目
grep 'ions per type' OUTCAR  | tail -n 1 | awk -F'=' '{print $2}'

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

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


grep 'NSW' OUTCAR                     # 查看 INCAR 相关参数数值
grep 'generate k-points' OUTCAR       # 查看由 KSAPCING 参数生成的 K 点数目
grep 'irreducible k-points' OUTCAR    # 查看不可约 K 点数目
grep 'NKPTS' OUTCAR                   # 查看不可约 K 点数目、能带数
grep 'distr' OUTCAR                   # 查看 KPAR、NPAR、NCORE 参数

能量信息提取

# 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

# 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

energy=$(grep 'E0' OSZICAR | tail -n 1 | awk '{print $5}')

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

原子受力提取
- total drift：每个离子步中，所有原子对应 x y z 方向的受力之和；有数值噪声，会产生误差；若误差值大于设定的 EDIFFG 值，则说明所谓的力收敛是不正确的
- TOTAL-FORCE table 中输出的力是已修正过的（x y z 方向的受力之和为 0）

# 获取每个离子步的原子位置及对应受力
awk '/TOTAL-FORCE/,/total drift/' OUTCAR

# 获取第 N 个离子步的原子位置及对应受力
awk '/TOTAL-FORCE/ {flag++} flag==N {print} /total drift/ {if (flag==N) {exit}}' N=1 OUTCAR

# 每个离子步的原子受力
n=48
lines=$(awk '{i=0}/TOTAL-FORCE/{getline; while(i<n) {getline; print $4,$5,$6; i++} i=0}' n=$n < OUTCAR)
echo $lines


# total drift 不为 0 的一些示例
# HCP Ti 基态结构 静态计算
POSITION                                       TOTAL-FORCE (eV/Angst)
-----------------------------------------------------------------------------------
     0.00000      0.00000      0.00000        -0.000000      0.000000      0.000000
     1.46785      0.84746      2.32309         0.000000      0.000000      0.000000
-----------------------------------------------------------------------------------
   total drift:                               -0.002829      0.001634      0.000000


# HCP 正交 Ti 基态结构 静态计算
POSITION                                       TOTAL-FORCE (eV/Angst)
-----------------------------------------------------------------------------------
     0.00000      0.00000      0.00000         0.000000     -0.002278     -0.000000
     1.46785      2.54239      0.00000         0.000000     -0.002278     -0.000000
     1.46785      0.84746      2.32309        -0.000000      0.002278     -0.000000
     0.00000      3.38986      2.32309        -0.000000      0.002278      0.000000
-----------------------------------------------------------------------------------
   total drift:                               -0.005658     -0.000032      0.000002

其他

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

# 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}')

# 查看每个离子步的耗时
grep -iE 'loop\+' OUTCAR

# 由 KPOINTS 生成的 K 点总数（仅示例）
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

OUTCAR 示例内容：13_vasp/V2PC/02_static_calculation_output.md at main · Yiwei666/13_vasp · GitHub

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

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

       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
VASP OUTCAR 中晶格常数精度是 10 位有效数字，CONTCAR 中是 16 位有效数字

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

# 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

参考：
- VASP输出文件内容结构解析(未完成) - Yu-Xuan Blog
- 如何分析态密度
DOSCAR：含态密度以及积分态密度
前 6 行是 header；第 6 行前两个数据表示能量范围，第三个数据表示带数，它与 INCAR 中 NEDOS 参数值是相同的，第四个表示费米能

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

# 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

对于 AIMD，写入平均对关联函数（pair correlation function）
每行内容的描述
- 第 1 行：1（固定输出），原子数，1（固定输出），0（固定输出），平均原子体积，温度
- 第 2 行：CAR（固定输出）
- 第 3 行：INCAR 文件 Header
- 第 4 行：0，0，0（全为固定输出）
- 第 5 行：1（固定输出），NBLOCK
- 第 6 行：NPACO，NPACO，NPACO
- 第 7 行：NPACO
- 第 8 行：0.1*10^-9（固定输出）
- 第 9 行：APACO*10^-9/NPACO
- 第 10 行：NSW/NBLOCK/KBLOCK
- 第 11 行：POTIM*10^-9，norm of lattice vector 1*10^-10，norm of lattice vector 2*10^-10，norm of lattice vector 3*10^-10
- 第 12 行（第 12 行 - 12+NPACO）：输入平均温度/(NBLOCK*KBLOCK)，实际平均温度
- 接下来的 NPACO 行显示每个 speceis combination 的 PCF

IBZKPT

含不可约布里渊区 K 点数目、坐标及权重
与 KPOINTS 文件兼容，若在 KPOINTS 文件中选择了自动生成 K 点网格，则会生成 IBZKPT 文件
生成的 N1 * N2 * N3 对应为 IBZKPT 对应 Reciprocal lattice 行后面的第 4 列数据加和

1	awk '/Reciprocal/,/Tetrahedra/' IBZKPT \| awk '{sum += $4} END {print sum}'

示例

Automatically generated mesh
      35
Reciprocal lattice
    0.00000000000000    0.00000000000000    0.00000000000000             1
    0.11111111111111    0.00000000000000    0.00000000000000             8
    0.22222222222222    0.00000000000000    0.00000000000000             8
    0.33333333333333    0.00000000000000    0.00000000000000             8
    0.44444444444444    0.00000000000000    0.00000000000000             8
    0.11111111111111    0.11111111111111    0.00000000000000             6
    0.22222222222222    0.11111111111111    0.00000000000000            24
    0.33333333333333    0.11111111111111    0.00000000000000            24
    0.44444444444444    0.11111111111111    0.00000000000000            24
   -0.44444444444444    0.11111111111111    0.00000000000000            24
   -0.33333333333333    0.11111111111111    0.00000000000000            24
   -0.22222222222222    0.11111111111111    0.00000000000000            24
   -0.11111111111111    0.11111111111111    0.00000000000000            12
    0.22222222222222    0.22222222222222    0.00000000000000             6
    0.33333333333333    0.22222222222222    0.00000000000000            24
    0.44444444444444    0.22222222222222    0.00000000000000            24
   -0.44444444444444    0.22222222222222    0.00000000000000            24
   -0.33333333333333    0.22222222222222    0.00000000000000            24
   -0.22222222222222    0.22222222222222    0.00000000000000            12
    0.33333333333333    0.33333333333333    0.00000000000000             6
    0.44444444444444    0.33333333333333    0.00000000000000            24
   -0.44444444444444    0.33333333333333    0.00000000000000            24
   -0.33333333333333    0.33333333333333    0.00000000000000            12
    0.44444444444444    0.44444444444444    0.00000000000000             6
   -0.44444444444444    0.44444444444444    0.00000000000000            12
    0.33333333333333    0.22222222222222    0.11111111111111            24
    0.44444444444444    0.22222222222222    0.11111111111111            48
   -0.44444444444444    0.22222222222222    0.11111111111111            48
    0.44444444444444    0.33333333333333    0.11111111111111            24
   -0.44444444444444    0.33333333333333    0.11111111111111            48
   -0.33333333333333    0.33333333333333    0.11111111111111            48
   -0.22222222222222    0.33333333333333    0.11111111111111            24
   -0.44444444444444    0.44444444444444    0.11111111111111            24
   -0.33333333333333    0.44444444444444    0.11111111111111            24
   -0.33333333333333    0.44444444444444    0.22222222222222            24
Tetrahedra     # 设置 ISMEAR=-5 才会出现
       115    0.00022862368541
        24         1         2         2         6
        48         2         6         7        13
...