vasp在计算磁性的实例和讨论

兄弟，问3个问题

1，vasp在计算磁性的时候，oszicar中得到的磁矩和outcar中得到各原子磁矩之和不一致，在投稿的是否曾碰到有审稿人质疑，对于这个不一致你们一般是怎么解释的了？

2，另外，磁性计算应该比较负责。你应该还使用别的程序计算过磁性，与vasp结果比较是否一致，对磁性计算采用的程序有什么推荐。

ps：由于曾使用vasp和dmol算过非周期体系磁性，结构对磁性影响非常大，因此使用这两个程序计算的磁性要一致很麻烦。还不敢确定到底是哪个程序可能不可靠。 3，如果采用vasp计算磁性，对采用的方法和设置有什么推荐。

1， OSZICAR中得到的磁矩是OUTCAR中最后一步得到的总磁矩是相等的。总磁矩和各原

子的磁矩(RMT球内的磁矩)之和之差就是间隙区的磁矩。因为有间隙区存在,不一致是正常的。

2，如果算磁性，全电子的结果更精确，我的一些计算结果显示磁性原子对在最近邻的位置时，PAW与FPLAW给出的能量差不一致，在长程时符合的很好。虽然并没有改变定性结论。感觉PAW似乎不能很好地描述较强耦合。我试图在找出原因，主要使用exciting和vasp做比较。计算磁性推荐使用FP-LAPW, FP-LMTO, FPLO很吸引人(不过是商业的)，后者是O(N)算法。

3，使用vasp计算磁性，注意不同的初始磁矩是否收敛为同一个磁矩。倒没有特别要注意的地方，个人认为。

归根结底，需要一个优秀的交换关联形式出现

VASP计算是否也是像计算DOS和能带一样要进行三步（结构优化，静态自洽计算，非自洽计算），然后看最后一步的出的磁矩呢？

一直想计算固体中某个原子的磁矩，根据OUTCAR的结果似乎不能分析，因为它里面总磁矩跟OSZICAR的值有一定的差别，据说是OUTCAR中只考虑WS半径内磁矩造成的。最近看到一个帖子说是可以用bader电荷分析方法分析原子磁矩。如法炮制之后发现给出的总磁矩与OSZICAR的结果符合的甚好，可是觉得没有根据，有谁知道这样做的依据吗，欢迎讨论！

设置ISPIN=2计算得到的态密度成为自旋态密度。

设置ISPIN=2就可以计算磁性，铁磁和反铁磁在MAG里设置。最后得到的DOS是分up和down的。

磁性计算

(2006-12-03 21:02)

标签： - 分类： Vasp

·磁性计算

顺磁，意味进行non-spin polarized的计算，也就是ISPIN=1。

铁磁，意味进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，而且每个磁性原子的初始磁矩设置为一样的值，也就是磁性原子的MAGMOM设置为一样的值。对非磁性原子也可以设置成一样的非零值（与磁性原子的一样）或零，最后收敛的结果，非磁性原子的local磁矩很小， 快接近0，很小的情况，很可能意味着真的是非磁性原子也会被极化而出现很小的local磁矩。

反铁磁，也意味着要进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，这是需采用反铁磁的磁胞来进行计算，意味着此时计算所采用的晶胞不再是铁磁计算时的最小原胞。比如对铁晶体的铁磁状态，你可以采用bcc的原胞来计算，但是在进行反铁磁的Fe计算，这是你需要采用sc的结构来计算，计算的晶胞中包括两个原子，你要设置一个原子的MAGMOM为正的， 另一个原子的MAGMOM设置为负，但是它们的绝对值一样。因此在进行反铁磁的计算时， 应该确定好反铁磁的磁胞，以及磁序，要判断哪种磁序和磁胞是最可能的反铁磁状态， 那只能是先做好各种可能的排列组合，然后分别计算这些可能组合的情况，最后比较它们的总能，总能最低的就是可能的磁序。同样也可以与它们同铁磁或顺磁的进行比较。了解到该材料究竟是铁磁的、还是顺磁或反铁磁的。

亚铁磁，也意味要进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，与反铁磁的计算类似，不同的是 原子正负磁矩的绝对值不是样大。

非共线的磁性，那需采用专门的non-collinear的来进行计算，除了要设置ISPIN，MAGMOM的设置还需要指定每个原子在x,y,z方向上的大小。这种情况会复杂一些。

参杂Co原子的CdS稀磁半导体的态密度计算1. 2. 3

1. 结构优化 System = CdS ENCUT =500; ISTART= 0; ICHARG= 2; GGA = 91; ISPIN=2 VOSKOWN=1 ISMEAR = -5; SIGMA = 0.1; NSW=165 IBRION = 2; ISIF = 3; POTIM = 0.2; EDIFF = 1E-4;

EDIFFG = -1E-2; LREAL = Auto PREC = Accurate

2.静态自洽计算得到体系的总磁矩（OZICAR最后一行MAG=）

System = CdS-Co ENCUT =500; ISTART= 0; ICHARG= 2; GGA = 91; ISMEAR = -5; SIGMA = 0.1; ISPIN= 2 VOSKOWN= 1 #NSW=165 #IBRION = 1; #ISIF = 3; #POTIM = 0.2; EDIFF = 1E-5; EDIFFG = -1E-3; LREAL=Auto PREC = Accurate

3.静态非自洽计算得到自旋态密度以及体系的总磁矩（OZICAR最后一行MAG=）磁矩与2中的相同

System = CdS-Co ENCUT =500; ISTART= 0; ICHARG= 11; GGA = 91; ISMEAR = -5; SIGMA = 0.1; ISPIN= 2 VOSKOWN= 1 LORBIT= 10 #NSW=165 #IBRION = 2; #ISIF = 3; #POTIM = 0.2; EDIFF = 1E-5; EDIFFG = -1E-3; LREAL=Auto

PREC = Accurate NPAR= 1

做铁磁计算或者反铁磁计算需加MAGMOM参数 晶胞中只有一种原子时：

MAGMOM= 2m*3 铁磁计算 （2m是总的原子数，3是每个原子初始磁矩的大小）

MAGMOM=m*-3 m*3反铁磁计算

Types of spin ordering in perovskite oxides

铁磁 FM 反铁磁AFM

A-type:

The intra-plane coupling is ferromagnetic while inter-plane coupling is antiferromagnetic.

C-type:

The intra-plane coupling is antiferromagnetic while inter-plane coupling is ferromagnetic.

G-type:

Both intra-plane and inter-plane coupling are antiferromagnetic.

磁结构的计算

标题：[转载]如何用VASP计算铁磁、反铁磁和顺磁

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顺磁，意味进行non-spin polarized的计算，也就是ISPIN=1。

铁磁，意味进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，而且每个磁性原子的初始磁矩设置为一样的值，也就是磁性原子的MAGMOM设置为一样的值。对非磁性原子也可以设置成一样的非零值（与磁性原子的一样）或零，最后收敛的结果，非磁性原子的local磁矩很小，快接近0，很小的情况，很可能意味着真的是非磁性原子也会被极化而出现很小的local磁矩。

反铁磁，也意味着要进行spin-polarized的计算，ISPIN=2，这是需采用反铁磁的磁胞来进行计算，意味着此时计算所采用的晶胞不再是铁磁计算时的

最小原胞。比如对铁晶体的铁磁状态，你可以采用bcc的原胞来计算，但是在进行反铁磁的Fe计算，这是你需要采用sc的结构来计算，计算的晶胞中包括两个原子，你要设置一个原子的MAGMOM为正的，另一个原子的MAGMOM设置为负，但是它们的绝对值一样。因此在进行反铁磁的计算时，应该确定好反铁磁的磁胞，以及磁序，要判断哪种磁序和磁胞是最可能的反铁磁状态，那只能是先做好各种可能的排列组合，然后分别计算这些可能组合的情况，最后比较它们的总能，总能最低的就是可能的磁序。同样也可以与它们同铁磁或顺磁的进行比较。了解到该材料究竟是铁磁的、还是顺磁或反铁磁的。

NUPDOWN 设置为一个为非0而且非-1的数，就是相当是将在自洽迭代循环的计算过程加了一个限制，即限制自旋向上和自旋向下的电子数之差为一个固定的值，对应的就是给体系设置一个固定的总磁矩。具体在程序里面实现起来，量子化学的程序(比如Gaussian)和广泛用于固体物理的第一原理程序(比如WIEN2K)略有不同。

亚铁, 结构, 原子, 磁矩

磁结构，亚铁磁结构。ISPIN=2，

MAGMOM=......，这样来说，计算铁磁结构只需要把各个原子的磁矩方向设为一致，如，都为正值就可以了；计算反铁磁结构只需要把不同子子晶格的原子磁矩方向设为相反，如，一正一负就可以了；计算亚铁磁结构或许还要用到NUPDOWN。

但是有个问题，我做了一个亚铁磁结构的计算，初始MAGMOM设置了有正有负的原子磁矩，没有设置NUPDOWN值，而优化出来的结果里各个原子的磁矩却是按同一方向排列的！也就是说没有得到我想要的亚铁磁结构。如果要设置NUPDOWN进行强制总磁矩的话，又不知道这个值该设成多大？

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定义: 自旋多重度（spin multiplicity）＝2S+1, S=n*1/2,n为单电子数。所以，关键是单电子的数目是多少。

当有偶数个电子时，例如 O2，共有16个电子，那么单电子数目可能是0，即8个alpha和

8个beta电子配对，对应单重态，但是也可能是有9个α电子和7个β电子，那么能成对的是7对，还剩2个α没有配对，于是n=2,对应的是多重度3。同理还可以有多重度5，7，9， ...一般而言,是多重度低的能量低,最稳定,所以,一般来说,偶数电子的体系多重度就是1。但是也有例外，如果O2就是一个大家都知道的例子，它的基态是三重态，其单重态反而是激发态。 所以，总结一下，就是

电子数目是偶数，未成对电子数目n=0,2,4,6,...自旋多重度是1,3,5,7,... 电子数目是奇数，未成对电子数目n=1,3,5,7,...自旋多重度是2,4,6,8,...

多数情况是多重度低的能量低，有时（特别是有“磁”性的时候，例如顺磁的O2，以及Fe啊什么的），可能会高多重度的能量低。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o6f4.html