如何用VASP计算单个原子的能量和能级
氢原子的能量为-13.6eV。
对于原子计算，我们可以采用如下的INCAR文件
PREC=ACCURATENELMDL = 5 make five delays till charge mixingISMEAR = 0; SIGMA=0.05 use smearing method采用如下的KPOINTS文件。由于增加K点的数目只能改进描述原子间的相互作用，而在单原子计算中并不需要。所以我们只需要一个K点。
Monkhorst Pack0Monkhorst Pack1 1 10 0 0采用如下的POSCAR文件
atom115.00000 .00000 .00000.00000 15.00000 .00000.00000 .00000 15.000001cart0 0 0采用标准的H的POTCAR
得到结果如下：
k-point 1 : 0.0000 0.0000 0.0000band No. band energies occupation1 -6.3145 1.000002 -0.0527 0.000003 0.4829 0.000004 0.4829 0.00000 我们可以看到，电子的能级不为-13.6eV。
Free energy of the ion-electron system (eV)---------------------------------------------------alpha Z PSCENC = 0.00060791Ewald energy TEWEN = -1.36188267-1/2 Hartree DENC = -6.27429270-V(xc)+E(xc) XCENC = 1.90099128PAW double counting = 0.00000000 0.00000000entropy T*S EENTRO = -0.02820948eigenvalues EBANDS = -6.31447362atomic energy EATOM = 12.04670449---------------------------------------------------free energy TOTEN = -0.03055478 eVenergy without entropy = -0.00234530 energy(sigma->0) = -0.01645004我们可以看到TOTEN-EATOM也不等于-13.6eV。
在上面的计算中有个问题，就是H原子有spin,而在上面的计算中我们并没有考虑到spin。
所以如果我们改用LSDA近似，在INCAR中用ISPIN=2的tag，则得到如下结果：
k-point 1 : 0.0000 0.0000 0.0000band No. band energies occupation1 -7.2736 1.000002 -0.1229 0.000003 0.4562 0.000004 0.4562 0.000005 0.4562 0.00000spin component 2k-point 1 : 0.0000 0.0000 0.0000band No. band energies occupation1 -2.4140 0.000002 -0.0701 0.000003 0.5179 0.000004 0.5179 0.000005 0.5179 0.00000Free energy of the ion-electron system (eV)---------------------------------------------------alpha Z PSCENC = 0.00060791Ewald energy TEWEN = -1.36188267-1/2 Hartree DENC = -6.68322940-V(xc)+E(xc) XCENC = 2.38615430PAW double counting = 0.00000000 0.00000000entropy T*S EENTRO = 0.00000000eigenvalues EBANDS = -7.27361676atomic energy EATOM = 12.04670449---------------------------------------------------free energy TOTEN = -0.88526212 eVenergy without entropy = -0.88526212 energy(sigma->0) = -0.88526212氢原子的能量约等于-12.92eV。可以看到在LDA中如果限制自旋，使能级大概提高了0.88eV。
如果我们采用GGA的赝势，并且同样打开自旋限制(ISPIN=2)，在此例子中，得到的结果将更加精确
Free energy of the ion-electron system (eV)---------------------------------------------------alpha Z PSCENC = 0.00621465Ewald energy TEWEN = -1.38027565-1/2 Hartree DENC = -6.91107031-V(xc)+E(xc) XCENC = 2.32601856PAW double counting = 0.70286470 -0.71256934entropy T*S EENTRO = 0.00434843eigenvalues EBANDS = -7.71257941atomic energy EATOM = 12.52153358---------------------------------------------------free energy TOTEN = -1.15551480 eVenergy without entropy = -1.15986323 energy(sigma->0) = -1.15696428用GGA算得的氢原子的能量约等于-13.67eV。