第一性原理平面波密度泛函計算軟件DS-PAW是Device Studio平臺下的一款使用C++開發的國產第一性原理密度泛函計算軟件，使用平面波作為基函數組，其贗勢是使用投影綴加平面波方法構造的。

DS-PAW能夠應用于不同場景，例如金屬、半導體、絕緣體、表面、磁性、非磁性和鋰電等；能夠精確預測材料的電子分布；能夠進行原子幾何結構優化；能夠廣泛的應用于材料科學領域。????? ???

本期將給大家介紹DS-PAW scf自洽計算的內容。

自洽計算能夠得到特定晶體的電荷密度和波函數，有了電荷密度之后才能有計算該體系的能帶、態密度等電子結構性質。特別需要注意是：自洽與能帶、態密度等電子結構性質計算是有先后順序的，必須先進行自洽計算得到電荷密度才能進一步計算能帶、態密度等電子結構性質。

2.2.1.??原子自洽計算之準備輸入文件

輸入文件包含參數文件scf.in和結構文件structure.as，scf.in如下：

scf.in輸入參數介紹：

可以看到scf.in的輸入文件中很多參數與結構弛豫的參數名是一致的，其設置方法也是一致的，這里只著重介紹一些前面沒設置過或設置有些不同的參數：

task：本次計算為scf自洽計算，因此將task設置為scf；

cal.cutoffFactor：表示截斷能參數cal.cutoff的系數，在DS-PAW程序中，如果cal.cutoff參數缺失，程序將根據元素的截斷能設置默認的平面波截斷，cal.cutoffFactor參數就是在cal.cutoff上設置乘以一個系數；

io.charge：當io.charge設置為true時，表示計算完成之后輸出電荷密度的二進制文件rho.bin和json文件rho.json，二進制rho.bin文件用于后續的后處理計算，例如能帶、態密度等，rho.json文件用于顯示；

io.wave：當io.wave設置為true時，表示計算完成之后輸出波函數的二進制文件wave.bin，用戶可以在后續的后處理計算中選擇是否使用wave.bin開始計算；

structure.as文件參考如下：

由于本案例為自洽計算只是為了計算得到特定體系的電子結構，因此不需要手動改變原子位置；

注解

io類參數只在結構弛豫和自洽中起作用，例如io.charge在其他計算情況下將不會生成rho.bin或rho.json文件；

在結構弛豫和自洽中，還能夠保存elf、potential的數據，只需要將io.elf和io.potential設置為true即可；

如果用戶想要使用自己優化的結構，只需在計算中將sys.structure參數指定絕對路徑或相對路徑下的relax.json，也可以將relax.json文件復制到本次計算的目錄中，設置sys.structure=./relax.json即可；

帶自旋體系的計算案例詳解第二章的NiO案例。

計算時如需給體系添加背景電荷，可直接設置sys.electron參數，該參數指定價電子的總數。

2.2.2.run程序運行

準備好輸入文件scf.in和structure.as后，將文件上傳到服務器上運行，按照結構弛豫中介紹的方法執行DS-PAW scf.in。

2.2.3.analysis計算結果分析

根據上述的輸入文件，計算完成之后將會得到DS-PAW.log、system.json、rho.bin、rho.json、wave.bin這5個文件。

rho.bin：電荷密度的二進制文件，用于后續的后處理計算；

rho.json：電荷密度的json格式文件，用來顯示電荷密度的結果；

wave.bin：波函數的二進制文件，用于后續計算；

使用Device Studio可直接對rho.json文件處理出圖，其操作步驟為：Simulator-->DS-PAW-->Analysis Plot，選擇rho.json即可，可根據作圖要求自定義設置面板參數，處理可得一維、二維、三維電荷密度圖，其中三維圖如下所示：

另可使用python腳本將rho.json格式的轉化成VESTA軟件支持的格式，具體操作見輔助工具使用教程部分。

。