ATAT 体模量、应变与缺陷
包含Al五点VASP扫描、Cu–Au的150个EMT应变结构,以及模型APB和缺陷生成。
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Al 体积扫描和体模量#
本例是实际 VASP/PBE 计算,FCC Al 初始晶格常数 4.05 Å,使用 ENCUT 450 eV、KPPRA 4000、EDIFF=1e-8、ISMEAR=1、SIGMA=0.1,对五个线性应变计算静态能量。
calcbulk -0.02 0.02 0.01 runstruct_vasp
前三个参数依次为最小线性应变、最大线性应变和步长;后面的命令负责每个结构的能量。计算量并非“一条命令只执行一次 VASP”,本例会建立五个应变目录。
| 线性应变 | 体积 / ų·atom⁻¹ | 能量 / eV·atom⁻¹ |
|---|---|---|
| -0.02 | 15.63087555 | -3.7395880 |
| -0.01 | 16.11436742 | -3.7494319 |
| +0.00 | 16.60748204 | -3.7512525 |
| +0.01 | 17.11075605 | -3.7458654 |
| +0.02 | 17.62404502 | -3.7340911 |
拟合体模量 77.72 GPa;平衡线性应变 -0.00202045,对应晶格常数 4.0418172 Å。

bulkmod 的默认单位是 eV/ų,乘 160.21766208 转成 GPa。strain.out 是拟合得到的平衡线性应变,str_relax.out 给出对应几何。
calcbulk 使用应变多项式拟合;本例报告的是这套计算和拟合的结果,不应写成某种特定 Birch–Murnaghan 方程的结果。用于材料定量研究时还应检验应变范围、采样点数、k 点和截断能。
相干应变能、APB 和缺陷#
csfit:尺寸失配导致的相干应变#
先准备二元 lat.in、两种纯元素的已弛豫参考结构,以及 dir.in。本例用 EMT 分别优化 Cu 和 Au 的 FCC 晶格,在 [100]、[110]、[111] 三个方向生成应变结构并计算静态能量:
csfit -np=5 -nl=5 -ml=0.15 -nc=21 -t=1
-np 控制垂直于指定方向的应变样本,-nl 控制沿该方向的样本,-ml 设置后者的范围。计算会等待生成目录中的能量;填齐后拟合 cs.in,cs.log 给出各组分、各方向的相干应变能。

cs.in 可通过 maps -p=cs、emc2 -ks=cs 等进入相应模型。本例只展示应变项本身;没有把它重复加到已经包含同类应变贡献的数据中。改变 -np/-nl/-ml 时使用新目录,避免不同应变网格的编号目录混在一起。
gencs 用于对称性允许的广义应变谐函数,和 csfit 的二元立方相干应变拟合不是同一个命令;其输出 harm.out 适用于更进一步的模型开发。
apb:反相畴界#
本例在上游给定二元哈密顿量下,从 L1₂ 常规胞出发,采用滑移 (0.5,0.5,0):
apb -sx=0.5 -sy=0.5
程序生成 str_apb.out 并用已有 ECI 计算能量差。单元的前两条晶胞矢量定义界面;晶胞取向与滑移定义要在使用前核对。
| 项目 | 给定模型的结果 |
|---|---|
| 初始能量 | -0.011631 eV/atom |
| APB 结构能量 | 0.000182 eV/atom |
| 反相畴界能 | 52.428 mJ/m² |

这项 APB 能来自给定的簇展开模型,不能称为本次直接 VASP 界面计算。apb -f 只生成结构,适合再用所选电子结构软件进行独立计算。
pdef、icamag、gce 和 cvmclus#
配套小算例还包含:用 pdef 生成 FCC Cu 的空位结构;用 icamag 枚举两个 Fe 格点的离散磁态;用 gce 生成二阶对称张量的簇基;用 cvmclus 生成 FCC 四面体近似所需的 CVM 系数。
这些程序解决的是构型或模型系数生成,并不会单独给出缺陷形成能、真实磁转变温度、弹性常数或最小化后的 CVM 相图。继续研究时应给生成构型提供相应能量/张量,并完成后续拟合或热力学求解。
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。