用VASP+VTST计算Raman光谱 （抛砖引玉）

鉴于目前没有找到很好的，很完整的教程由A到Z介绍如何用VASP计算Raman光谱。可能有干货的大神都留着自己用

摸索了一会儿找到了以下其中一个☝️方法，如果大神有补充或者纠正，欢迎留言

pre-requests:

1. VASP 和 VTST 安装好，没有的可以参照一下这篇文章
2. 将会用到VTST scripts里面 这两个code：dymselsph.pl, dymmatrix.py
3. 会用最基本的vasp
4. 安装好python
5. 把github上的raman-sc下载下来，用python3.6的可以用知乎上这位大神的code。或者其实就是把原作者的code，vasp_raman.py里面的print都加上括号就可以用了
6. 最重要的是根据原作者issues里面的这个问答，加上：

7. except:
       from lxml import etree
       doc = etree.parse('vasprun.xml')
       values = [c.text for c in doc.xpath("/modeling/calculation/varray"[3].getchildren()]
   
   
   
   # 修改以后如下
   if "MACROSCOPIC STATIC DIELECTRIC TENSOR" in line:
       outcar_fh.readline()
       try:
           epsilon.append([float(x) for x in outcar_fh.readline().split()])
           epsilon.append([float(x) for x in outcar_fh.readline().split()])
           epsilon.append([float(x) for x in outcar_fh.readline().split()])
       except:
           #以下是预防在OUTCAR里找不到MACROSCOPIC STATIC DIELECTRIC TENSOR
           #或者有时候OUTCAR里出现了一连串超大数字和负号， 把两个数连起来了。例如
           #1287356918273.125234-12345.3453，上面那个float（x）函数看不懂。
           #程序就会直接去vasprun.xml找。 所以如果加了这句会报错找不到lxml的同学，
           #就用`conda install -c anaconda lxml`装上就好
   
           from lxml import etree
           doc = etree.parse('vasprun.xml')
           values = [c.text for c in doc.xpath("/modeling/calculation/varray"[3].getchildren()]
       return epsilon
   
   
   

    最初的两个文件夹会有这些文件：

8. - folder_vasp_raman
   |-INCAR
   |-KPOINTS
   |-POTCAR
   |-POSCAR
   |-vasp_raman.py
   |-no_scheduler.sh  #用来交作业
   |-gnuplot.sh  #plot图
   -folder_phonon
   |-INCAR
   |-KPOINTS
   |-POTCAR
   |-POSCAR

   上面的准备好以后，具体操作顺序如下（想抄作业的同学用我的code）：

• 你需要vasp最基本的INCAR,POSCAR（或者你有自己的.cif可以用pymatgen或者VESTA转换成POSCAR）, POTCAR, 和KPOINTS文件。两个不同的INCAR放在两个不同的文件夹。整个过程有两大步骤。原作者的范例，两个文件夹是一个套一个的，其实没什么关系可以平行放

• 第一大步计算phonon：1）创建一个文件夹用作phonon计算，暂且命名phonon

• $ mkdir phonon
  $ cd phonon

  2)放入POSCAR，POTCAR，KPOINTS，和第一个INCAR（这个是原作者的INCAR）。两个INCAR之间的主要区别在这几行（每一个参数代表算什么，强烈推荐看vaspwiki，最好的教科书）：

• # 在phonon里面得把这几行 comment in
  ! phonons
  ICHAIN = 1      ! Run the dynamical matrix code
  ! IMAGES = M     ! Number of parallel images, if desired as in step 2 above; otherwise, do not add.
  NSW = 25        ! (DOF/M)+1   Number of ionic steps
  IBRION =   3    ! Tell VASP to run dynamics,
  POTIM  = 0.0    ! with a time step of zero (ie, do nothing)
  ISYM = 0        ! Make sure that symmetry is off,
  EDIFFG = -1E-10 ! and that vasp does not quit due to low forces
  
  #然后在第二大步的时候把这几行 comment out，像这样
  ! phonons
  ！ICHAIN = 1      ! Run the dynamical matrix code
  ! IMAGES = M     ! Number of parallel images, if desired as in step 2 above; otherwise, do not add.
  ！NSW = 25        ! (DOF/M)+1   Number of ionic steps
  ！IBRION =   3    ! Tell VASP to run dynamics,
  ！POTIM  = 0.0    ! with a time step of zero (ie, do nothing)
  ！ISYM = 0        ! Make sure that symmetry is off,
  ！EDIFFG = -1E-10 ! and that vasp does not quit due to low forces
  
  #那个IMAGES是管平行计算的，只在单机电脑不是HPC玩一下的同学可以不用管

  3)用VTST里面的dymselsph.pl码计算DISPLACECAR：

• $ perl /vtstscripts/dymselsph.pl POSCAR 8 3 0.001 #自己改成到.pl文件# 的地方就是了
  # 其中8是以第几个原子为中心
  # 3是半径范围可以自己调，目的是是让这个code找到在这个半径范围找到所有原子
  # 0.001是resolution <调过这个参数，对最后的光谱好像没有很大影响，大神可以留留言>

  输出如下：

• ----------------------------------------------------------------------
  Using 1 central atom
  Central Coordinates: 0.6666669999999968 0.3333330000000032 0.3506900000000002 
  Central atom 1: 0.6666669999999968 0.3333330000000032 0.3506900000000002 
  ----------------------------------------------------------------------
  8 atoms were found within a radius of 3.87 of atom 8, 
  leading to 24 degrees of freedom selected.
  ----------------------------------------------------------------------
  
  

   4）mark下这个degrees of freedom(DOF), 去把INCAR里面的NSW改了。根据要求例如DOF=24，不平行运算，那么NSW就是DOF+1，NSW=25

   5)然后就是运行vasp：

• $ mpirun -np 4 vasp_vtst_std

  6)结束以后用VTST script里面的dymmatrix.py，创造freq.dat, modes_sqrt_amu.dat force_constants.dat effective_masses.dat...

• $ python /vtstscripts/dymmatrix.py DISPLACECAR OUTCAR

• 然后是第二大步：1）把第一步的结果 *.dat和CONTCAR 复制到另外一个文件夹：

• $ cp *dat ../ && cp CONTCAR ../POSCAR.phon #在名为phonon那个folder里运行
  
  # !!!!注意原作者的.phon是前一步的结果， 根据知乎大神

   2) cd到另外一个文件夹

• 3）像第一步里面comment out第一步的东西和把LEPSILON = .TRUE.，这样vasp就会算static dielectric matrix， 改完如下（抄作业的同学把INCAR-outside改名为INCAR就好）

• ! phonons
  ！ICHAIN = 1      ! Run the dynamical matrix code
  ! IMAGES = M     ! Number of parallel images, if desired as in step 2 above; otherwise, do not add.
  ！NSW = 25        ! (DOF/M)+1   Number of ionic steps
  ！IBRION =   3    ! Tell VASP to run dynamics,
  ！POTIM  = 0.0    ! with a time step of zero (ie, do nothing)
  ！ISYM = 0        ! Make sure that symmetry is off,
  ！EDIFFG = -1E-10 ! and that vasp does not quit due to low forces
  
  LEPSILON=.TRUE.
  ISYM=0

  4) 打开freq.dat， 那些标着1的都是振模的虚部，mark一下有多少虚部和多少实部，然后去no_scheduler.sh或者其他用HPC slurm交作业的到.slurm文件里改那个VASP_RAMAN_PARAMS参数

• export VASP_RAMAN_PARAMS='4_24_2_0.01'
  
  # 抄作业的同学看我的no_scheduler.sh里面
  # 4可以换成freq.dat里面的虚部
  # 24换成最后一个振膜，例如有24行
  # 2不能改，原作写到只支持second derivative
  # 0.01是resolution，可选改

  5）最后就是交作业

• # 记得根据你自己的电脑改 export VASP_RAMAN_RUN='mpirun -np X vasp_vtst_std'里的X
  $ bash no_scheduler.sh

  结果在vasp_raman.dat里，计算的是峰值和位置，如果要把它变得像光谱一点 

  6）plot光谱就参照我的gnuplot.sh或者原作者另外一个文件夹里的broaden.py加上个lorentzian（做实验的知道raman光谱一般用lorentzian来fit而不是gaussian）

• 大功告成！

• 有错的地方希望有大臣纠正， 用这个方法算出来的数值跟实验数值比较接近，不知道那些ENCUT 和温度之类的有没有影响，在验证中，另外还有一个方法算拉曼图谱的用vasp+phonopy+phono3py算了好久都没有跟实验数据对上，希望有大神指点迷津

        *其实这一整页是可以用一个python或者bash script运行的，迟点写好了分享