3.5.8 能带与态密度计算总结

我们总结一下能带图和电子态密度的计算

（1）首先有一个结构优化完的结构，并取标准原胞（用vaspkit-602生成）作为POSCAR。

（2）对原胞POSCAR进行静态自洽scf计算，得到CHGCAR文件。

（3）基于CHGCAR，分别做band和dos的nscf计算（ICHARG=11，读取CHGCAR）

算DOS时ISMEAR=-5，且k点密度要大，建议2πx0.02以上.（如果算不动，可以适当降低）；并且NEDOS取大一些，建议2001。Band计算时ISMEAR不取-5，一般用0或1. band计算和dos计算是平行的，没有先后关系。Dos计算和band计算INCAR中建议开启LORIBIT=11，以获得原子/轨道投影数据。

（4）数据后处理+画图（这里采用的是vaspkit程序提取数据）

尤其要注意的是，在对band数据提取时，一定要从scf计算（或者dos计算）的DOSCAR中选取正确的费米能级（尤其是金属），不能直接从band计算生成的DOSCAR中读取费米能级。但有一些例外，对于一些半导体材料，我发现从scf或是dos的DOSCAR中读取费米能级，得到的能带仍然无法使得价带顶处在0eV位置，而是略有偏差。此时，我的建议是从vaspkit生成的BAND_GAP文件中读取价带顶（VBM）的能量值，并将以此作为FERMI_ENERGY.in中的费米能级，再重新运行vaspkit生成能带数据。但有时候vaspkit识别出来的VBM和CBM可能出现bug，需要依赖检验甄别。

态密度纵轴DOS的具体值是有物理含义的，因此其单位不可乱写，详细介绍在3.5.5（2）中。

（5）如果体系有磁性，或者要考虑加U等，那从relax开始的所有计算都需要在INCAR中加上这些模块的相应参数。

（6）能带计算时，有时候最上面一些能带可能呈现锯齿形，这是INCAR中NBANDS不够导致，在band计算那一步设置更大的NBANDS重新从band开始算即可。NBANDS默认取0.6倍的体系价电子数，可以考虑增加到0.7甚至0.8.

（7）当你熟练理解能带计算中倒空间路径时，可以不取标准原胞，而取晶胞进行能带计算。注意，此时的KPATH.in和标准原胞完全不一样。比如一个含2原子的bcc晶胞结构，其晶胞的KPATH.in应该用一个simple cubic结构的路径。可以手动建一个simple cubic的POSCAR，再用vaspkit303生成KPATH.in。

问题1：计算band和dos时如果不采用原胞，会怎么样？

算dos时采用n倍超胞得到的态密度数据就是原胞的n倍（由于计算精度可能略有差异），因此影响不大。但是算band时涉及布里渊区高对称点正确选取的问题，因此一般需要采用原胞，详见：http://vaspkit.cn/index.php/55.html。如果你是个经验丰富的老手，可以取晶胞，此时路径就不能取vaspkit根据当前POSCAR直接生成的KPATH.in

问题2：算DOS时ISMEAR一定要-5吗？

可以自行对比1和-5以及0时得到的band图结果。并且自行对比不同smearing方法下的dos数据图。一般情况下，ismear=-5得到的dos数据更合理，但对于某些d电子很多/分子体系，取-5会出现很多尖刺。如果只关心DOS图中峰的位置，那在dos计算中用ISMEAR=0也可以。但我个人测试时，发现ISMEAR=0和1的情况下，不断增大K点，并不能使得DOS在费米能级附近的曲线收敛，ISMEAR=-5可以。

问题3：直接从scf那一步中提取态密度数据可以吗？

可以。只要设置NEDOS=2000，LORBIT=11以输出更详细的态密度数据即可。但一般来说算态密度比一般的自洽计算需要更密的k点以获得收敛的结果，因此通常都会先做一步自洽得到CHGCAR，再基于该CHGCAR用更密的k点计算。直接一次性取很密的k点做dos计算也是可以的，此时DOS计算的INCAR取ICHARG=2即可。原则上态密度数据也是需要做k点的收敛性测试，当你不想测试时，用auto50或者vaspkit-的0.02密度对应的KPOINTS是个合适的选择。有些体系可能需要Auto100才能收敛。