VASP官網NaCl介電常數計算

二維材料靜態介電常數和光學性質計算Tips

靜態介電常數計算教程

介電常數是反映材料電介質在靜電場作用下介電性質或極化性質的主要引數，通常用ε來表示。本文作者以下面VASP官網的NaCl例子進行詳細介紹。

https://www.vasp.at/wiki/index.php/Ionic_contributions_to_the_frequency_dependent_dielectric_function_of_NaCl

總的思路是分別計算某材料電子和離子的介電函式與頻率的關係。然後再對電子和離子介電函式做零頻近似，並做加和就是我們通常看到的文獻中某材料得介電常數。

計算過程：

1、進行標準的DFT結構最佳化計算

2、計算電子對介電函式的貢獻與頻率的關係

3、計算離子對介電函式的貢獻與頻率的關係

4、分別對電子和離子介電函式做零頻近似並做加和

輸入檔案：

1、標準的DFT結構最佳化計算

POSCAR

NaCl FCC 5.55596202 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000Na Cl 1 1Direct 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.5000000000000000

KPIONTS

Gamma-centred 11x11x11 Monkhorst-Pack grid0 G11 11 110 0 0

INCAR

PREC = HighISMEAR = 0 ; ISIGMA = 0.01EDIFF = 1.E-8GGA = PS

2、計算電子對介電函式的貢獻與頻率的關係

INCAR

PREC = HighISMEAR = 0 ; ISIGMA = 0.01EDIFF = 1.E-8GGA = PSALGO = ExactLOPTICS = .TRUE.

3、計算離子對介電函式的貢獻與頻率的關係

PREC = HighISMEAR = 0 ; ISIGMA = 0.01EDIFF = 1.E-8GGA = PSEDIFF = 1.E-8#The ionic dielectric function can be calculated in two ways:#################1# DFPT (faster), but does not allow for METAGGA use. ######################IBRION = 8; LEPSILON=.TRUE.#2# Finite differences (slower). #############################################IBRION = 6; LPEAD=.TRUE; LCALCEPS=.TRUE.#NFREE = 2 ; POTIM = 0.015#In both 1 and 2 the calculated dielectric function is in vasprun.xml #######

4．資料處理，分別對電子和離子介電函式做零頻近似並做加和

分別在第3步和第2步的計算資料夾中執行以下指令碼：./extract_die_vasprun

得到兩個diel.dat，分別命名為diel.electron.dat(電子介電函式與頻率的關係)和diel.ion.dat (離子介電函式與頻率的關係)

extract_die_vasprun

file=vasprun.xmlif [ -f $1 ]then file=$1fiecho "extracting dielectric function from " $fileawk '/<dielectricfunction/ { on=1 }on==1 && /<r>/ { print $2,($3+$4+$5)/3 } #on==1 && /<r>/ { print $2,$3,$4,$5 } on==1 && /<real>/ { print " " }on==1 && /<imag>/ { print " " }/<\/dielectricfunction/ { on=0 }' <$file >diel.dat

分別用diel.electron.dat和diel.ion.dat中的資料作圖可得以下資料圖：

作零頻近似並加和可得NaCl的介電常數為2.54+3.23=6.77

PS：由於時間倉促，可能有錯誤之處，歡迎各位同行交流學習，同時若有疑問、計算技術討論、合作可以聯絡筆者郵箱：[email protected]謝謝！

References

1. M. Gajdoš, K. Hummer, G. Kresse, J. Furthmüller, and F. Bechstedt, Phys. Rev. B 73, 045112 (2006).
2. M.Bokdam et al., Scientific Reports 6, 28618 (2016).