Libxc泛函选择：LDA、PBE、SCAN与r²SCAN

下载输入、C程序、真实结果与绘图脚本。

1 用标签查清楚泛函含义#

本篇针对集群实际安装的Libxc 7.1.2。X表示交换、C表示关联、XC表示合在一起的交换关联；LDA、GGA、MGGA表示输入依赖不同，不能仅按编号大小判断“更准确”。在CPU环境执行：

XCINFO=/public/software/vasp/deps/libxc/7.1.2/oneapi-2024.2/8173m-nofhc/bin/xc-info
"$XCINFO" 101
"$XCINFO" 130
"$XCINFO" 497

实际输出分别对应PBE交换、PBE关联和r²SCAN交换。查询结果还列出参考文献、参数、可用导数阶数。下载包的api/functional-*.txt保存本次查询结果。

这里σ是密度梯度平方，τ为动能密度。其他meta-GGA还可能需要密度拉普拉斯，不能把所有MGGA都当成相同接口要求。

2 在VASP里写哪一组参数#

PBE：

GGA = LIBXC
LIBXC1 = GGA_X_PBE
LIBXC2 = GGA_C_PBE

SCAN：

METAGGA = LIBXC
LIBXC1 = MGGA_X_SCAN
LIBXC2 = MGGA_C_SCAN

r²SCAN：

METAGGA = LIBXC
LIBXC1 = MGGA_X_R2SCAN
LIBXC2 = MGGA_C_R2SCAN

PBE0：

LHFCALC = .TRUE.
AEXX = 0.25
GGA = LIBXC
LIBXC1 = HYB_GGA_XC_PBEH

一次只保留一种方案。PBE0的XC标签已经含交换与关联，不再添加LIBXC2；精确交换仍由VASP计算。包内四种方法都有Si实算输入和OUTCAR，可以从已有目录复制修改。

meta-GGA分支的Libxc按VASP要求以--disable-fhc编译；普通用户不需重新配置。库里有某个泛函，并不等于每个宿主、每个版本都完整支持它。VASP 6.3.x与6.4及之后的接口范围也有差别，尤其涉及密度拉普拉斯与meta-GGA杂化时，先核对版本说明。

3 用小程序观察各族泛函#

下载包api/xc_demo.c在ρ=0.01至0.20 electron/bohr³的20个点上，分别调用LDA交换、PW关联、PBE交换/关联、r²SCAN交换/关联。GGA和meta-GGA使用σ=0.02ρ²，meta-GGA使用τ=0.3+ρ、拉普拉斯为0，全部为原子单位。

bash api/run.sh
head api/results.csv
module load py4vasp/0.11.3
python plots.py

编译入口加载oneAPI 2024.2，用icx链接实际Intel编译的Libxc静态库。该例是局域泛函函数值演示，不是Si或水的自洽计算，也不代表这些局域变量对应唯一真实材料。图中的交换和关联分量未相加，不应把单独的关联曲线当作完整XC能量。

左图为每电子能量，右图为解析导数与中心有限差分的最大绝对差。120个点最大差为9.43×10⁻¹⁰（各导数原子单位）。不同导数的量纲不同，图用于检查数值调用一致性，不用于比较物理量大小。

参考：VASP LIBXC1接口、组合规则与版本条件、Libxc项目与源码。