VASP计算非线性磁矩和各种磁性能(自旋轨道耦合)

非线性磁矩计算：

1)WA产生的非磁性基态计算.VECAR和CHGCAR.文档。

随后在INCAR中加入INCAR

ISPIN=2

ICHARG=1或者11！读WA.VECAR和CHGCAR.文档

LNONCOLLINEAR=.TRUE.

MAGMOM=

注意：①对非线性磁矩的计算，应该是x， y和z方向各自增加磁矩，如

MAGMOM = 1 0 00 1 0！表示第一个原子在x方向，第二个原子在y方向有磁矩。

②ICHARG=2是指定MAGMOM值的前提(无WAGMOM值).VECAR和CHGCAR.或ICHARG=1或11(包括WARG.VECAR和CHGCAR.文件)，但是前一步的计算是非磁性的（ISPIN=1）。

计算各种磁性能(自旋轨道耦合)：

注意：LSORBIT=.TRUE.LNONCOLLINEARR将自动打开= .TRUE.选择，而且自旋路轨计算仅针对PAW假势，不适用于超软假势。

旋转轨道耦合效应意味着能量依赖于磁矩的方向，即存在磁各种能量。（MAE），因此需要定义初始磁矩的方向。下面：

LSORBIT = .TRUE.

SAXIS = s_x s_y s_z(quantisation axis for spin)

初始值：SAXIS=(0 ,0,1)，即X方向有无限小的正磁矩，Z方向有磁矩。

有两种方法可以使初始磁矩方向与选定方向平行：

MAGMOM = x y z ! local magnetic moment in x,y,z

SAXIS = 0 0 1 ! quantisation axis parallel to z

or

MAGMOM = 0 0 total_magnetic_moment ! local magnetic moment parallel to SAXIS (注意每一个原子各自指定)

SAXIS = x y z !quantisation axis parallel to vector (x,y,z)，如 0 0 1

原则上，这两种方法应该是相等的，但实际上第二种方法更准确。第二种方法允许读取现有的WA。.VECAR(来自线性或非磁性计算)文档，并继续计算另一个旋转方向(改变SAXISIS) MAGMOM值与MAGMOM保持不变。WAGMOM读取非线性磁矩计算.在VECAR中，自旋方向将指定平行于SAXIS。

计算磁各种推荐步骤如下：

首先计算线性磁矩，以产生WA。.VECAR和CHGCAR.文件(注意加入LMAXMIX)。

随后在INCAR中加入：

LSORBIT = .TRUE.

ICHARG = 11 ! non selfconsistent run, read CHGCAR

!或者ICHARG ==1 升级为易磁化轴，但此时应提高EDIFF的精度

LMAXMIX = 4 ! for d elements increase LMAXMIX to 4, f: LMAXMIX = 6

! you need to set LMAXMIX already in the collinear calculation

SAXIS = x y z ! direction of the magnetic field 如 0 0 1

NBANDS = 2 * number of bands of collinear run ！ grep NBANDS OUTCAR

ISYM=0！switch off symmetry (ISYM=0) when spin orbit coupling is selected

GGA_COMPAT=.FALSE.！it improves the numerical precision of GGA for non collinear calculations

LORBMOM=.TRUE. !计算轨道磁矩

继续计算，VASP将读取WASP.自旋量子化方向(磁场方向)VECAR和CHGCAR与SAXIS方向平行。

最后可以比较不同方向磁矩时能量的差异。

注：第二步是使用自洽计算(ICHARG=1)原则上也是可以的，但是最初与SAXIS平行的磁场会旋转，直到达到基状态，比如与易磁化轴平行，但是这个过程会很慢，能量变化很小，如果收敛标准不是很严格，自洽计算在达到基状态之前就会停止。

注意： 根据这个SAXIS方向，VASP的输入输出磁矩和类自旋量将包含在INCAR中。

OUTCAR和MAGMOM行，PROCAR.文件中的总磁矩和局域磁矩，WA.在VECAR中，类自旋路轨和CHGCAR中的磁密度。

MAGMOM-tag：http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/MAGMOM_tag.html#incar-magmom

LNONCOLLINEAR:http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/LNONCOLLINEAR_tag.html

LSORBIT-taghttp://cms.mpi.univie.ac.at/vasp/vasp/LSORBIT_tag.html

2)SOC版本:

cp makefile.mpi makefile.soc

使用makefile.soc修改

CPP =$(CPP_) -DMPI -DHOST=\"LinuxIFC\" -DIFC \

-DCACHE_SIZE=5000 -DPGF90 -Davoidalloc -DNGZhalf \

-DMPI_BLOCK=262144 -Duse_collective -DscaLAPACK \

-DRPROMU_DGEMV -DRACCMU_DGEMV

中去掉-DNGZhalf

随后 make -f makefile.soc 获得 vasp ，并 mv vasp vasp.mpi.soc.neb

MAE(各种磁能)-非共线磁矩计算

SYSTEM = Fe/Gra

LREAL= Auto

ALGO=Fast

IALGO=48

ISYM = 0

ISTART = 1

ICHARG = 11

ENCUT = 500

NPAR=2

ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.2

GGA=91; VOSKOWN=1

GGA_COMPAT=.FALSE.

ISPIN=2

#MAGMOM=1*5 2*0 1*4

LORBIT = 11

LNONCOLLINEAR=.TRUE.

LSORBIT=.TRUE

LORBMOM=.TRUE

SAXIS= 0 0 1

MAGMOM=0 0 0 0 0 0 0 0 4

LMAXMIX = 4

IBRION =2

LWA.VE=.F; LCHARG=.F

EDIFF = 1E-5 ; EDIFFG = -0.001

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