逐項搞懂 INCAR 參數,特別是防不收斂的關鍵

接著昨天把 VASP 四大輸入檔的分工弄清楚,今天再往下一層:每個參數到底在擋什麼問題。整理完發現,很多設定其實都是在防「算不出來 / 算錯」。

POSCAR:順序即身份

最容易踩的坑是座標行沒有元素標籤,VASP 純靠位置和第 6/7 行的元素數量(48 Co、48 Pt、1 H)分派。順序一亂就把 Pt 當 Co 算、結果全錯,而且這個順序必須和 POTCAR 的串接順序一致。另外 Selective dynamicsT T T / F F F 用來固定底三層、放開頂層與 H——固定底層是模擬「下接無限塊材」、防止整片 slab 亂飄。

INCAR:防不收斂三寶

教授之前說計算沒收斂,今天終於搞懂三個關鍵參數為什麼要這樣設:

  • ISPIN = 2:Co 是磁性元素,不開自旋極化能量會錯、常常卡住。
  • ISMEAR = 1, SIGMA = 0.1:金屬要用 Methfessel–Paxton 抹平,用到絕緣體的 0 / -5 會讓能量抖動。
  • NSW = 300:離子步給足,不然結構還沒鬆弛完就被截斷,變成假的「沒收斂」。

還有 EDIFFG = -0.02(負值代表看力,每原子受力 < 0.02 eV/Å 才算完)、ISIF = 2(只放鬆原子、固定晶胞)、IVDW = 11(DFT-D3 色散修正,H 吸附需要)。

這些是針對教授說的不收斂去調的設定,但還沒實際跑過,真的收不收斂要上 Taiwania 3 測了才算數。

KPOINTS / POTCAR

slab 用 3 3 1——a、b 各 3 點,c 方向只 1 點,因為表面法向加真空層不需要取樣;孤立 H₂ 分子則用 1 1 1 只取 Γ 點。POTCAR 用 Co_pv / Pt / H 並照 POSCAR 的元素順序串接。

最後串起來

目標量是 ΔGH[E(slab+H)E(slab)12E(H2)]+0.24\Delta G_{H^*} \approx [E(\text{slab+H}) - E(\text{slab}) - \tfrac12 E(\text{H}_2)] + 0.24 eV,能量都取各自 OUTCAR 的最終值。重點是 ΔG_H* 越接近 0 越好(不是越負越好):太強 H 放不掉、太弱 H 不上來,接近 0 才最利於 HER。

今日收穫:以前只是照抄模板,今天知道每個參數在擋什麼問題,之後自己改高度、改固定層、改 k 密度時心裡有底了。

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