HSE 计算电子性质

本文主要是介绍HSE 计算电子性质，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

众所周知，普通的 semi －local （主要是指 LDA 和和 GGA ）方法计算带隙是
估有问题，一般低估 1 －2 个电子伏特。解决的办法就是用更精确的 GW 或
是杂化泛函的方法。由于目前广泛使用的软件是 VASP ，而 VASP 是很难使用
GW 方法计算带隙的，所以这里主要讲用杂化泛函（HSE ）的方法计算带隙。
HSE 的理论实际是很简单的，大家可以自己找找资料，实在不懂的话，可
以联系我。我这里主要讲操作流程和一些技巧。

一般来说分为以下几个部分。这里以 PBE 函数为例说明，首先，用 PBE
用函数进行正常的自恰计算，这里需要输出波函数和电荷密度；其次，用 HSE
用函数进行自恰计算，这里最好用 ALGO ＝damp ；第三，用 HSE 函数进行自
除恰计算，去除 ALGO 参数，这里使用 DAV 算法；最后，计算能带和态密度。
注意，有时可以将第三步和第四步合并。

第一步，
INCAR
SYSTEM = scf
ENCUT = 500
EDIFF = 1e-‐5
IBRION = -‐1
ISIF = 2
NSW = 0
ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.05
POTIM = 0.1
#Wavefunction and charge
LWAVE = T
LCHARG = T
这里是正常计算，不多讲。

第二步，
SYSTEM = scf
ENCUT = 500
EDIFF = 1e-‐5
IBRION = -‐1
ISIF = 2
NSW = 0
ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.05
POTIM = 0.1
#Wavefunction and charge
LWAVE = T
LCHARG = T
LHFCALC = .TRUE.
HFSCREEN = 0.2
ALGO = Damped
TIME = 0.4
这里可以看出，多加的是后四行。
LHFCALC = .TRUE. ＃这里采取杂化泛函方法。
HFSCREEN = 0.2 ＃0.2 是是 HSE06 ； 0.3 是是 HSE03
ALGO = Damped
TIME = 0.4
候后两行是为了更好的收敛，有的时候 DAV 方法不收敛。值得注意的是，这
个种方法计算的本征矢量会有问题，即每个 k 点能带的顺序会乱七八糟。但
电荷密度和波函数是没有问题的。
第三步，
SYSTEM = scf
ENCUT = 500
EDIFF = 1e-‐5
IBRION = -‐1
ISIF = 2
NSW = 0
ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.05
POTIM = 0.1
#Wavefunction and charge
LWAVE = T
LCHARG = T
LHFCALC = .TRUE.
HFSCREEN = 0.2
在第二步的基础上用，使用 DAV 算法计算，好处是收敛较快，本征矢量没有任何问题。这一步的 DOS 是没有问题的。
第四步，计算能带。
说首先说 INCAR ，
SYSTEM = scf
ENCUT = 500
EDIFF = 1e-‐5
IBRION = -‐1
ISIF = 2
NSW = 0
ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.05
POTIM = 0.1
#Wavefunction and charge
LWAVE = T
LCHARG = T
LHFCALC = .TRUE.
HFSCREEN = 0.2
是和第三步没有差别。主要是 k 点的设置，由于 HSE 方法无法从电荷密度进行非自恰，所以只能用自恰的方法计算能带。
把通常是先把 IBZKPT 拷贝成 KPOINTS ，
Automatically generated mesh
75
Reciprocal lattice
0.08333333333333 0.08333333333333 0.08333333333333 96
0.25000000000000 0.08333333333333 0.08333333333333 288
0.41666666666667 0.08333333333333 0.08333333333333 288
-‐0.41666666666667 0.08333333333333 0.08333333333333 288
-‐0.25000000000000 0.08333333333333 0.08333333333333 288
-‐0.08333333333333 0.08333333333333 0.08333333333333 288
0.25000000000000 0.25000000000000 0.08333333333333 288
0.41666666666667 0.25000000000000 0.08333333333333 576
-‐0.41666666666667 0.25000000000000 0.08333333333333 576
-‐0.25000000000000 0.25000000000000 0.08333333333333 576
-‐0.08333333333333 0.25000000000000 0.08333333333333 576
0.41666666666667 0.41666666666667 0.08333333333333 288
-‐0.41666666666667 0.41666666666667 0.08333333333333 576
-‐0.25000000000000 0.41666666666667 0.08333333333333 576
-‐0.08333333333333 0.41666666666667 0.08333333333333 576
-‐0.41666666666667 -‐0.41666666666667 0.08333333333333 288
-‐0.25000000000000 -‐0.41666666666667 0.08333333333333 576
-‐0.25000000000000 -‐0.25000000000000 0.08333333333333 288
0.25000000000000 0.25000000000000 0.25000000000000 96
0.41666666666667 0.25000000000000 0.25000000000000 288
-‐0.41666666666667 0.25000000000000 0.25000000000000 288
-‐0.25000000000000 0.25000000000000 0.25000000000000 288
0.41666666666667 0.41666666666667 0.25000000000000 288
-‐0.41666666666667 0.41666666666667 0.25000000000000 576
-‐0.25000000000000 0.41666666666667 0.25000000000000 576
-‐0.41666666666667 -‐0.41666666666667 0.25000000000000 288
0.41666666666667 0.41666666666667 0.41666666666667 96
-‐0.41666666666667 0.41666666666667 0.41666666666667 288
0.50000000 0.25000000 0.75000000 0.0
0.50000000 0.27777778 0.72222222 0.0
0.50000000 0.30555556 0.69444444 0.0
0.50000000 0.33333333 0.66666667 0.0
0.50000000 0.36111111 0.63888889 0.0
0.50000000 0.38888889 0.61111111 0.0
0.50000000 0.41666667 0.58333333 0.0
0.50000000 0.44444444 0.55555556 0.0
0.50000000 0.47222222 0.52777778 0.0
0.50000000 0.50000000 0.50000000 0.0
0.44444444 0.44444444 0.44444444 0.0
0.38888889 0.38888889 0.38888889 0.0
0.33333333 0.33333333 0.33333333 0.0
0.27777778 0.27777778 0.27777778 0.0
0.22222222 0.22222222 0.22222222 0.0
0.16666667 0.16666667 0.16666667 0.0
0.11111111 0.11111111 0.11111111 0.0
0.05555556 0.05555556 0.05555556 0.0
0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.0
0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.0
0.05555556 0.00000000 0.05555556 0.0
0.11111111 0.00000000 0.11111111 0.0
0.16666667 0.00000000 0.16666667 0.0
0.22222222 0.00000000 0.22222222 0.0
0.27777778 0.00000000 0.27777778 0.0
0.33333333 0.00000000 0.33333333 0.0
0.38888889 0.00000000 0.38888889 0.0
0.44444444 0.00000000 0.44444444 0.0
0.50000000 0.00000000 0.50000000 0.0
0.50000000 0.02777778 0.52777778 0.0
0.50000000 0.05555556 0.55555556 0.0
0.50000000 0.08333333 0.58333333 0.0
0.50000000 0.11111111 0.61111111 0.0
0.50000000 0.13888889 0.63888889 0.0
0.50000000 0.16666667 0.66666667 0.0
0.50000000 0.19444444 0.69444444 0.0
0.50000000 0.22222222 0.72222222 0.0
0.50000000 0.25000000 0.75000000 0.0
0.48611111 0.26388889 0.75000000 0.0
0.47222222 0.27777778 0.75000000 0.0
0.45833333 0.29166667 0.75000000 0.0
0.44444444 0.30555556 0.75000000 0.0
0.43055556 0.31944444 0.75000000 0.0
0.41666667 0.33333333 0.75000000 0.0
0.40277778 0.34722222 0.75000000 0.0
0.38888889 0.36111111 0.75000000 0.0
0.37500000 0.37500000 0.75000000 0.0
行这里第二行 75, 意味着一共有 75 个个 k 点，接下来会有这 75 个个 k 点，后面跟着的是权重（如果大家不理解什么是权重，为可以联系我）。这些权重为 0 带的，即为想计算的能带 k 点。大家仔细观察，就能体会出它是能带的 k 点为了，因为 k 点是连续的。这里权重是 0, 意味着在自恰计算的时候，不会计些算这些 k 点，但是计算完后，会输出这些本征值。达到计算能带的目的。之后，我的方法是在 EIGENVAL 里删除自恰的 k 点信息，之后就可以用正常的能带处理程序处理了。