Learn-VASP-The-Hard-Way

Ex-06 OUTCAR 的基本内容

OUTCAR是VASP的主要输出文件，但官网并没有给出太多详细具体的说明。大师兄对这一点也存在疑虑，思考了下其中的两个原因：

1） VASP可以计算的性质很多，每一个特定的任务都有其对应的输出内容，这就导致了OUTCAR的复杂多样性，比如说优化结构、频率、声子谱，能带、DOS等计算等，这些都会有特定的输出，需要用户根据自己的计算内容去学习；

2）另外一个原因就是里面的条目太多了，每一项单独解释都需要花费大量的时间，工作人员偷懒，也就把这个问题留给了用户自己去解决。

本节，我们通过前面的计算例子，简单介绍一下OUTCAR的基本结构以及输出内容，给大家一个大体的印象，不至于看到这么多行的结果眼花缭乱。在介绍之前要告诉大家的是，VASP各个输出部分之间用横杠分割（---------------------），当你看到横杠的时候，就知道要进入结果的下一个部分内容了。

VASP会列出来其版本，时间，以及服务器的相关情况，如下图：

所以，如果你不知道，自己的任务是VASP哪个版本计算的，也不知道如何去VASP的安装目录查找版本信息，可以运行一下，然后在OUTCAR的开头去找。

输出我们的INCAR和POTCAR的部分信息：

每次运行的时候，（即使你的输入是正确的），VASP都会输出一个大大的WARNING来吓唬你，大家可以忽略它。但如果你的计算失败了，这个警告信息对你排查错误可能会有所帮助。

下面是POTCAR的基本信息，如果你想通过OUTCAR查看POTCAR中的元素时，可以使用下面的命令：

grep POTCAR OUTCAR

grep TIT OUTCAR

grep ENMAX OUTCAR

…..

ZVAL是该POTCAR中对应元素的价电子，这里氧原子含有6个外层价电子。

POSCAR的一些基本信息： 坐标格式，原子位置，以及晶胞的形状大小。

体系的对称性以及点群操作相关的信息，在这里我们的体系是立方体，为O_h的点群，有48个对称操作。群论的知识大师兄早已原封不动地还给老师了，在这里就不再详细介绍了…

K点信息：想查看K点个数，通过下面这个命令：

grep reciprocal OUTCAR

计算参数详情（默认的参数值以及代表的意义也列出来了，这个地方大家仔细看下, 一些不常见的参数，采用默认值就好，不用在INCAR里面额外再写一遍！

强调一下，不知道的参数，不要瞎往INCAR里面放！新手的话经常会加一些乱七八糟的参数，导致计算错误。）

本计算的文字描述，任务类型：

体系大小，K点数目等信息:

计算所需的内存信息:

开始电子步的的迭代过程：注意能量在不同迭代步数中的变化：

每一电子步完成后，输出结果同时在OSZICAR中更新一行。

其中各项的具体含义：alpha Z and the Ewald energy define the electrostatic interaction of the ions in a compensating electron gas. The alpha Z component deals with the divergent parts (G=0). The following parts are the Hartree and exchange correlation energy as defined in the Kohn-Sham Hamiltonian. The entropy part stems from the smearing (using the free energy as variational parameter, electronic entropy), EBANDS from Kohn-Sham eigenvalues, and EATOM is the reference energy for the potential (which is defined in the POTCAR file).出自扩展阅读3

迭代结束，输出主要的结果：费米能级以及能带信息。Band 1 对应的是2个 2s 电子， band 2 3 4 对应的是4个2P电子。固体物理中，费米能级对应的是最高电子占据轨道的能量，也就是HOMO，大家可以对比下band 2 3 4 和费米能级的能量。再思考下，这个结果是否正确？

体系的坐标，各个方向力的大小，以及总的能量，不包含使用ISMEAR时，所引入Entropy的能量，以及sigma趋于0 时的能量。这里 without 和 energy 之前有两个空格。（注意：这里的Entropy是采用ISMEAR方法而导致的，与物理化学中的熵这个概念不一样，如果你要计算熵，则需要通过计算频率，然后通过公式求解。）

计算的内存和时间等信息，看到下面，说明计算正常结束了。

分析完前面的内容，大家会发现：具体到里面各项的含义以及各个细节上，还有很多值得讨论的地方，比如群论，薛定谔方程求解过程，POTCAR的相关信息等。对于新手来说，看完本节，能大体浏览下来，知道各个部分包含什么内容就很不错了。

扩展训练：

1结合氧原子的外层电子排布，思考下，本例算的结果是否正确？

2 POTCAR的相关信息，浏览官网，尽可能多的掌握信息：

https://www.vasp.at/vasp-workshop/slides/pseudoppdatabase.pdf

https://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/POTCAR_file.html

http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/Pseudopotentials_supplied_with_VASP_package.html

https://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/PAW_potentials.html

https://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/Recommended_PAW_potentials_DFT_calculations_using_vasp_5_2.html

https://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/Recommended_GW_PAW_potentials_vasp_5_2.html

3 https://cms.mpi.univie.ac.at/vasp-forum/viewtopic.php?t=273

总结：

本练习中，带领大家粗略浏览了一遍OUTCAR中各部分的信息。大家在浏览的时候时刻要思考，这部分包含的什么内容，具有什么物理或者化学意义？ 怎么用grep关键词获取有用的信息等。由于计算内容的多样性，对于OUTCAR的详细解释，目前来说还需要很多的时间和精力去完成补充，当然，在后续的计算过程中，我们还会结合具体的例子进行讲解。

一般来说，等你计算上手之后，OUTCAR里面的很多内容，可能等课题结束或者毕业了，都不会用到，更进一步说，你可能都不会打开OUTCAR了。因此，完全不用担心里面的很多内容不理解。但，这不是你偷懒的理由，如果你想把VASP学好，学精，这些都需要自己下功夫去琢磨，理解。

如果你有自己的科研经验和心得,也欢迎分享给大家!

扫下方入群码，加入QQ群（玩转VASP）