ATAT SQS 结构生成

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FCC Cu–Au 的 SQS#

第一步：设置目标组分#

在空目录保存入门篇的 FCC 几何，最后一行使用 Cu=0.5,Au=0.5，文件名为 rndstr.in。

第二步：确定要匹配的团簇#

mcsqs -2=5.5 -3=3.0

-2 是二体团簇的最大跨度，-3 是三体团簇的最大跨度；单位随输入的长度单位。本文轴长使用 Å，所以这里也是 Å。三体截断约束三角形中最长的一条边，不是限制三角形边长之和。这个输入得到四类二体团簇和一类三体团簇。

clusters.out 保存具体团簇；用 getclus 查看摘要。截断距离要覆盖你关心的近邻相互作用，不必第一次就把很远的四体、五体团簇全部加入。

第三步：寻找结构#

在计算作业内运行：

mcsqs -n=32 -ms=250000 -sd=2410

程序在达到匹配要求或步数上限后结束。长时间搜索时可以在该算例目录创建 stopsqs 请求正常停止；结束前不要删除输出。多个独立进程用不同的 -ip 编号和 -sd 随机种子，最后执行 mcsqs -best 选取最好的一组结果。现行多进程模板已处理这一步。

这里的 -T 是搜索算法的温度参数，不是材料在多少 K 下的结构；它与 emc2 的物理温度不同。

第四步：判断结果，而不是只看程序退出#

本例比较 16、32、64 原子，使用相同截断、随机种子和步数上限：

误差为零只说明所选团簇得到匹配，不表示无限距离、任意高阶团簇都完全随机。增大超胞会扩大搜索空间，有限搜索预算下并不保证一定比小超胞好。

第五步：检查更远程关联并交给后续计算#

复制结果到独立检查目录，再执行更长截断的 corrdump；它可能重写 clusters.out，不要在仍运行的搜索目录里做这项检查。

corrdump -l=rndstr.in -ro -noe -2=8 -3=5.5 -s=bestsqs.out
corrdump -l=rndstr.in -ro -noe -2=8 -3=5.5 -s=bestsqs.out -rnd

第一条给出实际关联，第二条给出理想随机关联；对应相减得到图中的误差。随后回到结果目录转换结构：

str2poscar < bestsqs.out > POSCAR
str2cif < bestsqs.out > structure.cif

后续 DFT 通常还需要弛豫。SQS 的几何统计质量与 DFT 的电子/离子收敛是两个不同问题；得到 bestsqs.out 并不等于已经完成材料性质计算。

三元合金与固定子晶格#

BCC Nb–Mo–Ta，24 原子#

2.9 2.9 2.9 90 90 90
-0.5  0.5  0.5
 0.5 -0.5  0.5
 0.5  0.5 -0.5
0 0 0 Nb=0.3333333333,Mo=0.3333333333,Ta=0.3333333334

mcsqs -2=4.2
mcsqs -n=24 -ms=250000 -sd=2410

小数末位略作补足，使概率和恰好为 1。这一例的目标是 8 Nb、8 Mo、8 Ta，关联函数有多个独立的物种分量，不能再用二元的一个“自旋乘积”概括所有列。

岩盐结构 (Ti,Zr)N，32 原子#

4.5 4.5 4.5 90 90 90
0   0.5 0.5
0.5 0   0.5
0.5 0.5 0
0   0   0 Ti=0.5,Zr=0.5
0.5 0   0 N

mcsqs -2=4.6
mcsqs -n=32 -ms=250000 -sd=2410

32 是总原子数，包括 16 个 N；可替换金属格点只有 16 个，Ti、Zr 各 8 个。固定 N 不参与占据涨落，但影响晶体几何和对称性。

如果需要改变组分，先检查每个子晶格的可用格点数是否与概率相容，再重新生成团簇和结构。改变元素、晶格或子晶格定义后，不要沿用旧的 clusters.out。

数据和配套算例#

下载完整实算资料包，保留 examples/common，进入所需算例目录执行 sbatch submit.sh。输入、参考结果、科学设置和重跑方式均在各目录的 README 中。