参数配置指南

未加说明的长度单位都是Angstrom，能量单位是eV

基础参数说明

SystemName # 体系名称，后面加一个字符串，长度不超过20

NumberOfSpecies # 体系元素种类，输入整数,范围[1,10]

NumberOfElements # 每种元素对应的原子个数，输入NumberOfSpecies个，整数，范围[1,100]

NameOfElements # 每种元素对应的元素名称，输入NumberOfSpecies个，字符串，长度不超过2

Volumn # 初始原胞体积(大概估一下)，浮点数，以后每代会自动更新

DistanceOfAtom # 下面跟着NumberOfSpecies行，每行有NumberOfSpecies个数(浮点型)，输入
## 元素间的最小距离，每种元素与其他元素间的距离用一个向量DIS1, DIS2表示
DistanceOfAtom=
## Matrix Element1 Element2
DIS1 = 1.6 1.8 ## Element1 ## 交叉点为第i个和第j个元素之间的最小距离
DIS2 = 1.8 1.2 ## Element2

Population # 种群数，即每代产生的结构数，整数，范围[4, 500]

MaxStep # 最大代数，即程序总共跑几代，整数

De_ratio # 每代有多少比例的结构直接由DE产生，其余随机产生，浮点数，范围(0,1)
## 要满足De_ratio*Population>4，否则无法进行DE的操作(DE算法本身限制)
## 如果想要每代都random，不用DE，可以使De_ratio*Population=0

SelectiveDynamics # 只动一部分的原子(仅在有输入文件struct.in的情况下有效，bool, default = F
## 在T时，struct.in文件的写法有所变化，在原子坐标后面加上T/F, T表示由vasp进行位置优化，F表示固定(见程序包里的struct.in_selective_dynamics)

Symmetry # 是否加上空间群优化，bool, default = T(仅在产生块体结构时有效)
spg_front # 起始空间群号，default=1
spg_rear # 终止空间群号，default=230，这两个数限定产生结构选取的空间群范围
## 1-2   三斜
## 3-15  单斜
## 16-74 正交
## 75-142 四方
## 143-167 三角
## 168-194 六角
## 195-230 立方

Pickup # 是否从某一代继续计算, bool
## 注：在results文件夹里一定要有de_opt_*. 比如从第5代开始跑，把Pickup_step设成5, 准备好results/de_opt_5文件
Pickup_step # 继续计算的代数，整数

Mystruct # 输入自己认为比较好的结构的个数，整数
## 结构文件放在mystruct1, mystruct2, 其中原子种类顺序、要和de.in的一致
## 如果遇到有衬底的情况，先写衬底原子，再写全局优化的原子

多目标优化参数

在晶体结构搜索的基础上加下面标签，目前支持free energy & hardness 同时优化和 free energy & bandgap 同时优化：

Multi-Objective # 多目标，bool

Hardness # (计算方法用的PRB32,7988 && Mat. Sci. & Eng. A209 1996 1-4)是否最大化bulk modulus, bool，需同时加rcut和ionicity
Rcut # max bond length，取一个第一近邻和第二近邻间的数)，浮点数
Iconicity # 根据元素不同来取，详细参考Cohen的文章(PRB41,10727)

ESflag # 是否考虑bandgap，bool，需要写Matrix_elements,来判断哪里有跃迁
Es_mod # bandgap的优化方式，整数，范围[1,6]
## 1: maximal bandgap
## 2: minimal bandgap
## 3: a target bandgap
## 4: only direct gap, largest
## 5: only direct gap, largest (recommended)
## 6: a target direct gap
ES_Eg # 目标gap，浮点数，当Es_mod=3/6时需要设置
ES_opt # 在es_mod=3/6时，用于处理直接带隙是否有跃迁的情况，当且仅当vasp写 Matrix_elements 的时候有效，需要直接带隙跃迁把ES_opt的值设的和ES_Eg一样，其余的在ES_opt以下有跃迁的都可以

HSE # 在band gap运算中加入HSE，bool，需增加 run_pvasp_HSE.sh 投递HSE的任务

## 第一步跑静态的LDA，算能量值。要在LDA跑完后把这步跑的 OUTCACR 拷成 OUTCAR.old 读取能量。
## Population设成LDA_population，另外增加以下参数：
HSE_population # 每一代优化完后用来做HSE计算的结构数
LDA_population # 用LDA来做全局优化的结构数，与population含义相同
energy_cut # 能量截断，在每次LDA计算后只有能量低于energy_cut的结构进行HSE计算
gap_cut # 第二个目标函数的截断
LDA_ES_Eg # 同上面ES_Eg的定义，针对LDA计算所得gap值
LDA_Es_opt # 同上面ES_opt的定义，针对LDA计算所得gap值
HSE_ES_Eg # 同上面ES_Eg的定义，针对HSE计算所得gap值
HSE_Es_opt # 同上面ES_opt的定义，针对HSE计算所得gap值

准二维材料参数

在晶体结构搜索的基础上加上以下标签：

Q2D # 准二维, bool
vacuum_layer # 真空层，浮点数，需要先测试(通常在10左右，这里产生的结构真空层沿c方向)
Area # 准二维材料原胞在二维平面内投影的面积，浮点数
Layer_hight # 准二维材料的原子层厚度，浮点数

团簇/衬底/缺陷/表面/晶界参数

包括简单的cluster搜索和cluster+substrate的搜索，一定要打开fix_lat标签：

cluster # 搜索cluster标签，bool

## cluster下面有3种模式，分别是ball, shell,和plate。这3种模式用于产生不同构型的cluster。定义如下：
model_ball # 产生球形cluster的比例，(0,1)
model_shell # 产生笼状cluster的比例，(0,1)
model_plate # 产生盘状cluster的比例，(0,1)，上述三个加起来总和为1，如：
## model_ball=0.8
## model_shell=0.1
## model_plate=0.1

## model_boll有参数如下：
init_radius # 初始的cluster半径，浮点数(这里给个大概就行)
cluster_ctr_x # cluster的中心坐标(direct)
cluster_ctr_y
cluster_ctr_z

## model_shell有参数如下：
shell_radius_out # 笼状cluster外半径
shell_radius_in # 笼状cluster内半径
shell_ctr_x # 笼状cluster的中心坐标(direct)
shell_ctr_y
shell_ctr_z

## model_plate有参数如下：
plate_radius # 盘状cluster半径
plate_height # 盘状cluster厚度
plate_ctr_x # 盘状cluster的中心坐标(direct)
plate_ctr_y
plate_ctr_z

cluster_substrate # 是否加衬底标签，bool，需增加一个输入文件struct.in，里面是衬底的原子坐标
## 元素顺序和SubstrateElements对应，体系中NumberOfElements是衬底原子总数+cluster原子总数
SubstrateElements # 衬底中每种元素对应的原子数，形式和顺序上都和NumberOfElements的写法一致

fix_lat # 标签，bool
fix_a
fix_b
fix_c
fix_alpha
fix_beta
fix_gama # 以上都是浮点数，alpha, beta, gama用(0,180)间的数表示

注：在Q2D情况下打开fix_lat标签，fix_c表示原子层厚度而不是晶格常数

find_defect # 标签，bool
## 在晶体中产生defect的形式与cluster+substrate一样，之后的参数详细设置见cluster，用到的参数有：
cluster=T # (fixed)
model_ball=1.0 # (fixed)
init_radius # (自行设置，defect原子限定半径)
cluster_ctr_x # (自行设置，defect中心坐标)
cluster_ctr_y # (同上)
cluster_ctr_z # (同上)
cluster_substrate=T
SubstrateElements # (defect中固定的原子个数，由struct.in文件读入)

因为該模块是在cluster_substrate上改的，所以要加上部分cluster_substrate的 tag：

注：下面原子层的原子坐标在struct.in文件里写
强烈建议用SelectiveDynamics，struct.in里面原子层远离全局优化层设F，靠近的两层用T

model_surface # 标签，bool
surface_height # 表面全局优化洒原子层的厚度(不是整个slab的厚度)，浮点数，单位：Astron
cluster=T
cluster_substrate=T
SubstrateElements # (下层的原子个数，由struct.in文件读入)

注：用真空层模型,上下原子层坐标写在struct.in文件里

model_gb # 标签，bool
bottom_height # 底层衬底的厚度(从零点开始计算)
gb_height # 全局优化的洒原子层的厚度(程序会自动优化)
top_height # 顶层原子层厚度(从0,0,1点开始计算)
transverse_a # 顶层原子平移x方向单位晶格的自由度，范围[0,1]
transverse_b # 顶层原子平移y方向单位晶格的自由度，范围[0,1]

配置示例

TiO₂多目标带隙优化

目标带隙0.8eV，半导体材料设计

# input file for de
# search for TiO2, muti-objective, objective bandgap = 0.8
SystemName=TiO
NumberOfSpecies=2
NumberOfElements=4 8
NameOfElements=Ti O
Volumn=132
DistanceOfAtom=
DIS1=1.6 1.2
DIS2=1.2 1.0
Population=30
MaxStep=20
De_ratio=0.6
Symmetry=T

Multi-Objective=T
hardness=F
# rcut=2.5
# ionicity=0.0
ESflag=T
ES_mod=6
ES_Eg=0.8
ES_opt=1.5

FeSe准二维材料搜索

二维铁基超导体材料设计

# input file for de
SystemName=Fe Se
NumberOfSpecies=2
NumberOfElements=4 4
NameOfElements=Fe Se
Volumn=160
DistanceOfAtom=
DIS1=2.2 1.5
DIS2=1.5 2.2
Population=8
MaxStep=1
De_ratio=0.6
Symmetry=T
# spg_front=168
# spg_rear=194

Q2D=T
vacuum_layer=10
Area=70.15

fix_lat=T
fix_a=7.8
fix_b=7.8
fix_c=0.8
fix_alpha=120
fix_beta=90
fix_gama=90

PdAu团簇搜索

零维团簇结构设计

SystemName=PdAu
NumberOfSpecies=2
NumberOfElements=4 1
NameOfElements=Pd Au
Volumn=3375
DistanceOfAtom=
DIS1=1.5 1.5
DIS2=1.5 1.5
Population=15
MaxStep=10
De_ratio=0.6

cluster=T
init_radius=3
cluster_ctr_x=0.5
cluster_ctr_y=0.5
cluster_ctr_z=0.5

fix_lat=T
fix_a=15.0
fix_b=15.0
fix_c=15.0
fix_alpha=90
fix_beta=90
fix_gama=90

TiO₂表面结构搜索

表面/界面结构设计

SystemName=TiO
NumberOfSpecies=2
NumberOfElements=16 32
NameOfElements=Ti O
Volumn=954.87
DistanceOfAtom=
DIS1=2.2 1.8
DIS2=1.8 1.2
Population=30
MaxStep=20
De_ratio=0.6
SelectiveDynamics=T
Pickup=F

cluster=T
cluster_substrate=T
SubstrateElements=12 24

model_surface=T
surface_height=3

fix_lat=T
fix_a=10.2913
fix_b=3.8015
fix_c=24.4223
fix_alpha=90
fix_beta=90
fix_gama=90

晶界结构搜索

晶界/缺陷结构设计

SystemName=STOSi
NumberOfSpecies=5
NumberOfElements=28 8 10 28 8
NameOfElements=Si Sr Ti O H
Volumn=1983.885
DistanceOfAtom=
DIS1=1.0 1.5 1.5 1.0 1.0
DIS2=1.5 2.0 2.0 1.5 1.0
DIS3=1.0 2.0 2.0 1.5 1.0
DIS4=1.0 1.5 1.5 1.5 1.0
DIS5=1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Population=30
MaxStep=30
De_ratio=0.6
SelectiveDynamics=T
cluster_substrate=T
SubstrateElements=28 8 8 24 8

# for grain boundary generation
model_gb=T
# the following three are cartisian coordinations
bottom_height=14.964
gb_height=4.084
top_height=14.102
# transverse freedom for the top layer (direct)
transverse_a=1.0
transverse_b=1.0

fix_lat=T
fix_a=7.736
fix_b=7.736
fix_c=35.15
fix_alpha=90
fix_beta=90
fix_gama=90

程序运行说明

现在发布的程序包都是DE-package_日期.tar.gz，最新的稳定版本是DE-package-20140627.tar.gz 使用tar -xzvf DE-package_日期.tar.gz解压，装有gfortran的机器都能编译，make一下就行了

用de.pbs把de.x投到机器上去跑，然后de.x会调用run_pvasp.sh，这个脚本是把所有的POSCAR*用vasp.pbs投机器上并检测有没有跑完。 一般对于不同的机器改一下这几个脚本就行了。

运行后每一步的结果都在results文件夹里：

• de_ini_* 是每一代初始化的结构
• de_opt_* 是优化好的结构，每个结构文件前面是能量(eV/atom)，如果用muti-objective，前面多加一个fitness的值

主程序跑完后把tools文件夹下的outPOSCAR.cpp和input.dat拷到results文件夹下：

• input.dat里第一行的那个数是个标签，跑一般的de用1, mode用2
• 在标签=1的情况下，第二行设一个实数，表示energy/atom低于那个数的结构全部取出来
• 在标签=2的情况下，第二行设两个实数，第一个同上，第二个是mode的另一个目标函数的最大值
• 第三行的两个数a,b表示处理第a-b代运行的结果，一般设a=1, b和de.in里面的一致

运行后out.dat里是所有结构能量(multi-objective情况是按frontier)的排序，输出POSCAR*是符合input.dat中设定条件的结构

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