解决VASP计算SCF/几何优化/过渡态不收敛的方法总结 (待更新)

啦啦黑还黑

本文由作者转发自http://blog.wangruixing.cn/2019/05/01/scf/，版权归作者Jin-Cheng Liu所有，文章从未向任何其他个人或组织授权转载过，严禁任何人以任何形式转载文章内容（但非常欢迎转发文章链接）！

达到NELM步数上限时SCF仍没有收敛是实际研究中极为容易碰见的问题，VASP中经常会碰到电子步不收敛的情况，也叫做SCF不收敛。经常会在电子结构比较复杂的体系中碰到。

SCF不收敛尝试以下方法：#

（1）先检查初始几何结构是不是合理，非常离谱的初始结构会导致SCF难收敛。

（2）检查初始磁矩设置(MAGMOM)是否合理，对于无磁性体系给与默认的磁矩或者高初始磁矩可能会出现Error EDDDAV: Call to ZHEGV failed报错。特殊的磁性排列的体系(AFM, FM)，MAGMOM要设置合理。

（3）对于DFT+U和ICHARGE=11的任务，添加LMAXMIN=4 (对于d区体系)，添加LMAXMIN=6 (对于f区体系)。

（4）检查是不是ISTART=1 或 ICHARG = 1读取了不合理的波函数，如果是，rm WAVECAR CHGCAR重新跑。

（5）更换ALGO，Fast或VeryFast，或Normal。

（6）对于杂化泛函计算使用ALGO=All，或ALGO=Damped。（此法也可用于 非杂化泛函的计算，SCF收敛以后要读取WAVECAR再用ALGO=Fast或Normal重新收敛一遍）

（7）尝试使用更大的SIGMA值，如SIGMA=0.5，先粗略收敛，再读取WAVECAR用小的SIGMA计算。(此方法经常奏效，但是读波函数再次用小SIGMA优化有可能碰到仍不收敛的情况。)

（8）对于非磁性体系（闭壳层ISPIN=1）添加：（注意AMIX和BMIX对收敛有很大影响，可以自己调试）

AMIX = 0.2
BMIX = 0.0001 #almost zero, but 0 will crash some versions

（9）对于磁性体系（自旋极化，ISPIN=2）添加：

AMIX = 0.2
BMIX = 0.0001 #almost zero, but 0 will crash some versions
AMIX MAG = 0.8
BMIX MAG = 0.0001 #almost zero, but 0 will crash some versions

(10) 尝试更换不同的ISMEAR。（金属等导体用ISMEAR >= 1，半导体用ISMEAR = 0）

(11) 提高积分精度，PREC=Accurate，提高辅助格点精度，ADDGRID = .TRUE. 。

(12) 换用不同K点计算收敛，再读取CHGCAR，用高K点计算。

(13) 如果在结构优化或者MD过程中，某一步突然不收敛，使用MAXMIX = 50

(14) 尝试用更小的ENCUT或者更大的ENCUT的预收敛。

(15) 换更小的赝势或者更soft的赝势。

几何结构优化不收敛尝试以下方法：#

（1）如果力在接近收敛的区域震荡，很有可能是电子步精度不够高，尝试EDIFF=1E-6或者EDIFF = 1E-7

（2）如果力在接近收敛的区域震荡尝试IBRION=1

（3）如果初始结构不好，或者在优化的前几步结构就崩了，IBRION=2，步长POTIM缩小到0.2或0.1。（尤其是对双原子分子的优化，要限制步长）。如果在极小点附近出现震荡，POTIM可以缩小到0.05。

（4）调整初始结构。过渡态优化失败不收敛最大的原因就是初始结构不合理。

（5）如果体系结构复杂，原子多导致结构收敛慢，力收敛趋势和能量收敛趋势向下，尝试增加收敛步数，NSW=1000。尤其是对于加了vdW校正的，优化收敛会变得非常慢。

（6）尝试IBRION=3，阻尼md的方法往往对超大体系收敛效果好。

（7）调整晶体的对称性，或先使用ISYM=0优化，如果优化一开始的初猜结构具有较高对称性，那么优化过程中这个对称性多数情况下会一直保持。如果实际上体系本身势能面极小点的结构并没有那么高的对称性，则很容易造成优化不能收敛，而且即便收敛了也会有虚频。

（8）改变收敛标准：几何优化的收敛标准一般为EDIFFG= -0.02，

对于体系较大难以收敛的体系，见到文献里有用EDIFFG= -0.05的。但是不建议使用更大的收敛标准了。

（9）使用更精确的积分格点精度，PREC=Accurate等。

过渡态优化不收敛依次尝试以下方法：#

过渡态收敛要比几何优化困难的多，经常会碰到各种问题导致过渡态优化不收敛，原因非常多，再另外的博文中具体分析，所有用来解决几何优化不收敛的方法同样使用与过渡态。

（1）用nebmake.pl产生的初始点是线性插值的，很可能不合理。用idpp.py脚本非线型插点，可以避免不合理的初始结构。

（2）CI-NEB插点的数目不合理，（NEB是插点越多越精确，但是CI-NEB不是越多越精确！！！因为能量最高的点会自动climb到鞍点，如果CI-NEB计算正确结束，用1个点和用10个点找出来的过渡态是一样的。）

用dist.pl ini/CONTCAR fin/CONTCAR的返回值除以0.8大概就是要插的点的数目。

（3）先用NEB或者CINEB进行粗收敛：

EDIFF = 1E-5；EDIFFG = -0.5；IBRION = 3；POTIM = 0 ；IOPT = 7；ICHAIN = 0；LCLIMB = .TRUE.

​ 再用DIMER或者更高精度NEB精收敛

（4）再用DIMER精收敛的方法：

在NEB文件夹依次运行nebresults.pl和neb2dim.pl产生新的dim文件夹下进行Dimer运算，修改INCAR：

EDIFF = 1E-7；EDIFFG = -0.03；IBRION = 3；POTIM = 0；ICHAIN = 2；IOPT = 2

注意：这里新生成的POSCAR使用的原NEB文件夹里的两个能量最高的结构的中点，如果粗收敛用的NEB是没问题的，但是粗收敛用的CINEB则需要把原CI-NEB文件夹里能量最高的点所对应的结构复制过来，
比如:cp ../03/CONTCAR ./POSCAR

MODECAR可以用neb2dim.pl自动产生的，
也可以先给新POSCAR算个频率，看一下振动方向，把自己认为最可能是过渡态的虚频的振动模复制出来做成MODECAR的格式。（该振动一般是频率最高的一个虚频）
也可以直接把所有原子的振动模都写成0，只把最关键的一个或几个原子(发生转移的)的模手动设置。（该方法只适用于发生转移的原子明显，且其他原子几乎不动的情况）

（5）再用CI-NEB精收敛的方法：

运行vfin.pl保存粗收敛的计算结果，再把所有CONTCAR复制成POSCAR重新计算，修改INCAR：

EDIFF = 1E-7；EDIFFG = -0.03；IBRION = 3；POTIM = 0 ；IOPT = 1或2；ICHAIN = 0；LCLIMB = .TRUE.

或者用VASP自带的DIIS收敛方法（此法往往比vtst自带的收敛算法更易收敛）：

EDIFF = 1E-7；EDIFFG = -0.03；IBRION = 1；POTIM = 0.1 ；IOPT = 0；ICHAIN = 0；LCLIMB = .TRUE.

Penson

有一个磁性体系，我把刘博的方法都尝试了，降低K点为gamma点确实可以收敛，但读取CHGCAR再加大K点回去，还是死活不收敛

yydy

Penson 发表于 2021-9-23 14:57
有一个磁性体系，我把刘博的方法都尝试了，降低K点为gamma点确实可以收敛，但读取CHGCAR再加大K点回去，还 ...

最后你是怎么处理的？

Penson

yydy 发表于 2021-11-28 10:15
最后你是怎么处理的？

还是要调AMIX，这是最有效的办法，把ALGO改成N。细节可以看刘博这个帖子：http://blog.wangruixing.cn/2019/08/18/wuque-convergence/

Xian

刘博士你好，请问一下，NEB计算，需要关闭对称性吗？谢谢。

jugengfans

学习了，最近算磁性体系 不用PREC=Accurate怎么算怎么收敛，但是开了PREC怎么算怎么不收敛。
回头试试。增加KPOINT算不动了，增加ENCUT什么的没用。试试调整AMIX

11101

受教了