Ex2.2 INCAR的准备

这一节，我们主要通过VASP官网中O原子的计算实例，来学习INCAR的文件准备工作。记住前面我们说的话，INCAR是纯文本。Windows用户，不要用记事本或者写字板打开。推荐使用Notepad++。进行本节练习的时候，也要参考一下VASP官网的链接： 1） https://www.vasp.at/tutorials/latest/molecules/part1/

2） https://www.vasp.at/wiki/index.php/O_atom

还有一个非常关键的就是Linux 中常用的一些命令，因为在后面的几个章节中，除了使用文本编辑器之外，还有一些Linux的命令操作，也就是在Terminal中敲的命令。如果不熟悉，可以先跳到Ex2.8这一章节练习下，再学习本节的内容。

简单说明

INCAR主要是告诉VASP要算什么以及计算的细节参数。
INCAR准备的原则是：越简单越好，不知道的，不理解的就不往里面放。
下面是给新手们的一些建议：
INCAR 中有很多参数，改变参数来控制计算细节，从而得到我们期望的结果。所以，记住：Rubbish in， Rubbish out。自己算什么，有什么需要注意的事项，心里要有数。
网上很多人发INCAR的教程，列了一堆参数进去，甚至长达两页，有些连默认值也放在里面了，恨不得把所有参数全部放进去。不过，请记住：那些令人眼花缭乱的只是唬人装逼用的，在实际计算中一旦你熟悉了自己的体系，花里胡哨的描述都是垃圾，你根本不会去看。
熟知各个参数的数值意义，以及在不同计算任务中的设置至关重要。
有人会说，那么多参数，怎么能记得过来？放心，完全可以的。
一方面，对于特定的体系，所需要的参数不同。如果你的课题比较稳定，那么你应该不会接触太多的参数。比如你专注于体系的能带结构，那么算过渡态的参数你就不会需要。
另一方面，这些计算参数又不是一天两天能记住的，是一个长期积累的过程。随着时间的增长和个人经验的增加，更重要的是长时间地浏览官网内容，以及与其他人讨论，自然而然地就记住了。

INCAR的创建

INCAR的创建，说白了就是新建一个i）空白的和ii）不带尾缀的文本。Windows就不介绍了。Linux下可以

使用touch这个命令创建一个空白文件，然后再使用vim打开输入参数。

touch INCAR
vim INCAR

还可以直接使用vim直接创建并打开输入界面，写好后保存成INCAR。

vim INCAR

所以在进行下面地学习前，你要掌握一个文本编辑器，Linux的 touch这个命令，以及初步学习vim的用法（自行百度）。

INCAR 的输入工作

打开编辑器，把下面几行挨个输入进去: （#以及后面的是我为了解释用的，练习的时候就不要输入了）

SYSTEM = O atom       # 1 氧元素符号，不是零!
ISMEAR = 0            # 2 0是数字0，不是氧元素符号，对于分子或者原子，ISMEAR用0.
SIGMA = 0.01          # 3 对于分子或者原子，用0.01

INCAR的注意事项：

#后面写的是汉语，是给大家展示用的。大家在写INCAR的时候，最好不要把汉语写进去，有可能会出错！
#号后面的内容对计算不会造成影响，主要作为注释用，解释这个参数干嘛用的，可以不用输入；
SYSTEM, ISMEAR, SIGMA就是INCAR中的参数，每个参数后面跟着等号 = 以及它们的取值（不一定是数字）；
等号（=）前后可以有空格，也可以没有。ISMEAR=0 和 ISMEAR = 0, 以及ISMEAR =0 是一样的，但是大师兄强烈建议：在写INCAR的时候= 前后各空一个格，一方面比较美观，另一方面我们把这种格式从一开始就定死，后面修改就很方便。
写INCAR的时候，不要使用tab，用空格替换tab；
官网有些旧的文件可能用的不是 # 号，而是 !， ! 可能会出错。最好的办法就是记住参数是干嘛用的，# 和！都不写。
O 和 0 不要弄混了。很多人把数字0误写成字母O，或者反过来，导致计算出错。

INCAR参数的详解

SYSTEM

SYSTEM 后面是该计算的说明。你的这个任务算的是什么，目的是什么，体系是什么？等等，这些都可以随便写在里面，随便的意思就是可以写任何你想要写的内容。

SYSTEM = O atom 和 SYSTEM = I LOVE BigBro 和 SYSTEM = VASP，除了多出几个字符外，对计算没有什么影响。
情诗，骂人的话也可以写在 = 后面。但不建议大家在这一行里写一堆乱七八糟的东西，另外还是得避免把中文写在这里；
当然，这一行有或者没有，对计算结果不会有任何影响，看着不爽也可以直接删除。
比如我的INCAR都是通过脚本生成的，一般都写：System = Generated By Q-robot。

ISMEAR

ISMEAR这一项，目前需要记住的是：

1）不同的值适用于不同的体系：导体，半导体，绝缘体；
2）对于分子，原子的计算，ISMEAR = 0 。

下面是VASP官网的一些解释，新手暂时看不懂不要紧，把前面的这两条死死记住就可以了,等后面接触自己的计算体系的时候，再回来看。

对于半导体和绝缘体体系，ISMEAR的值取绝对不能大于0，一般用0；
对所有体系，如果想获取更加精确能量的时候用-5，但这时候如果K点数目小于3，程序则会罢工；
K 点少，半导体或者绝缘体，那么只能用 ISMEAR = 0；
在DOS能带计算中，使用ISMEAR= -5 用于获取精确的信息。
对于金属来说，ISMEAR的取值一般为>=0 的数值（0,1,2）；
保守地说，ISMEAR = 0 (Gaussian Smearing) 可以满足大部分的体系（金属，导体，半导体，分子）；
如果不知道怎么取ISMEAR，直接用0是一个很保险的做法。也可以测试不同的值对计算的影响，但是新手的话，即使测试完了，也不知道根据什么去判断对结果的影响。
总之，在确定ISMEAR之前，首先要确定研究体系是绝缘体？半导体？导体？还是分子？只有确定了这一点之后，才不会犯迷糊。

SIGMA:

SIGMA的取值和ISMEAR息息相关，也就是和ISMEAR这个参数同时出现，设定。下面是一些基本的介绍：

如果用了ISMEAR = -5； SIGMA的值可以忽略，也可以不管。（对于所有体系都适用)；
对于金属： ISMEAR = 1 或者0，非金属: ISMEAR= 0 的时候，一般取 SIGMA = 0.10 即可，默认值是0.20。不放心的话，用0.05。
对于气体分子，原子体系（也就是你把分子或者原子放到一个box里面）：死死记住下面组合就可以了， ISMEAR = 0; SIGMA = 0.01。

不过很多人都不放心，为了保险想测试一番。标准是： SIGMA的取值要保证OUTCAR 中的 entropy T*S 这一项，平均到每个原子上，要小于 1-2 meV。检查的时候可以用这个命令:

grep 'entropy T'  OUTCAR

注意1：这里有两个单引号，不要输入的时候漏掉。

用这个命令，得出的能量除以体系中原子的数目（也就是平均到每个原子上），然后再和 0.001 eV 比较。如果小于，SIGMA取值OK，如果大于，再换个小点的数值进行测试。

注意2：这里的说的entropy，是因为ISMEAR展宽这个计算方法引入的，跟我们物理化学书里面的通过振动频率计算的entropy完全是两码事。后面我们会介绍如何通过频率分析计算物理化学里面的Entropy。千万别把这个数值当成频率所对应的entropy。

注意3: 结合上一点强调下：vasp没有内置热力学相关的计算模块，我们需要计算频率来获得。

INCAR的保存

输入完上面的几行，我们就可以保存INCAR文件了。这里需要注意的是：INCAR后面没有尾缀，所以：INCAR.txt是错误的。为避免这个问题：

Notepad++ 保存的时候，文件名为: INCAR，保存类型选择 Alltypes (.)。
用Vim的筒子们直接将前面的内容保存成INCAR即可。
如果不小心命名为INCAR.txt，不用担心，通过mv命令重命名为INCAR即可。

mv INCAR.txt INCAR -f

所以，现在你又掌握了另一个Linux的命令：mv。自己去百度继续搜索这个命令的使用方法。

前面说了很多，对新手来说可能有点晕。不过不用担心，只要记住关键四点，我们就圆满完成本节的任务：

INCAR是纯文本没有尾缀；
Windows用户请使用Notepad++作为文本编辑器，不要使用自带的记事本或者写字板，如果使用了，计算前务必要通过dos2unix转换一下格式：

dos2unix INCAR

算原子或者分子体系的时候：ISMEAR = 0; SIGMA = 0.01; ISMEAR 跟计算体系息息相关。
本节介绍了几个Linux的命令：touch, mv, dos2unix,以及vim。例子很简单，主要是要熟悉这个流程，尤其是VIM的使用。其他的命令，可以自己google或者百度一下具体的功能，然后多练习几遍。INCAR的原则就是自己弄明白参数的含义，越简单越好，不要画蛇添足，乱七八糟的一股脑儿全往里面写。

另外一点很重要：本节的INCAR仅作为练习，不是正确计算O原子能量的INCAR。后面我们会介绍怎么正确计算O原子的能量。