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VASP 系列001. 高通量计算 Python 库 pymatgen 安装和一些使用（用 pymatgen 画 HSE 能带的细节和输出图片字体的简单调整）

發布時間：2023/12/20 python 35 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 VASP 系列001. 高通量计算 Python 库 pymatgen 安装和一些使用（用 pymatgen 画 HSE 能带的细节和输出图片字体的简单调整）小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、安裝

0. 作者

Author: Zhi-Yong Chen
Source: Experience of failure
date: 09.25.2020
注意： 截至今天，可以安裝日期前的最新版

1. 系統

windows 7

2. 環境

anaconda 3.7

安裝最新版即可，網址： https://www.anaconda.com

注意： 需要設置添加到系統路徑

C++14 或以上

安裝 Visual Studio 2015 或以上
Windows 10 系統建議直接安裝官網最新的 Visual Studio 2019+，網址：

https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/downloads/

可能是 Windows 7 的原因，我的電腦無法安裝 Visual Studio 2019+ 版本。
Visual Studio 2015 安裝：

百度網盤-鏈接：https://pan.baidu.com/s/14Hk72X2vNObBFspc23Tnqg 提取碼：fzpu備注：文件為壓縮包，沒有設密碼

注意：安裝好 Visual Studio 后，要測試一個簡單的 C++ 程序，確保C++14 已被安裝

3. 安裝 pymatgen

打開 Python 命令行

安裝依賴庫 ase：

pip install ase

安裝 pymatgen

pip install pymatgen

進入 ipython 測試 pymatgen

In [1]: import pymatgen

二、使用

準備輸入文件 (vasp 結果文件，注意：最好 INCAR 設置 LORBIT=11，全部文件放置在同一個文件夾，我記為 HSE_example) 。下面是計算 HSE 能帶的一個例子：

KPOINTS
POTCAR
vasprun.xml

如圖：

其中 KPOINTS 需要修改

# KPOINTS Parameters to Generate KPOINTS (Don't Edit This Line): 0.040 0.040 8 59 3 22 12 2567 Reciprocal lattice0.00000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000 10.14285714285714 0.00000000000000 0.00000000000000 60.28571428571429 0.00000000000000 0.00000000000000 60.42857142857143 0.00000000000000 0.00000000000000 60.14285714285714 0.14285714285714 0.00000000000000 60.28571428571429 0.14285714285714 0.00000000000000 120.42857142857143 0.14285714285714 0.00000000000000 60.28571428571429 0.28571428571429 0.00000000000000 60.00000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000 0 G0.02380952380952 0.00000000000000 0.00000000000000 00.04761904761905 0.00000000000000 0.00000000000000 00.07142857142857 0.00000000000000 0.00000000000000 00.09523809523810 0.00000000000000 0.00000000000000 00.11904761904762 0.00000000000000 0.00000000000000 00.14285714285714 0.00000000000000 0.00000000000000 00.16666666666667 0.00000000000000 0.00000000000000 00.19047619047619 0.00000000000000 0.00000000000000 00.21428571428571 0.00000000000000 0.00000000000000 00.23809523809524 0.00000000000000 0.00000000000000 00.26190476190476 0.00000000000000 0.00000000000000 00.28571428571429 0.00000000000000 0.00000000000000 00.30952380952381 0.00000000000000 0.00000000000000 00.33333333333333 0.00000000000000 0.00000000000000 00.35714285714286 0.00000000000000 0.00000000000000 00.38095238095238 0.00000000000000 0.00000000000000 00.40476190476190 0.00000000000000 0.00000000000000 00.42857142857143 0.00000000000000 0.00000000000000 00.45238095238095 0.00000000000000 0.00000000000000 00.47619047619048 0.00000000000000 0.00000000000000 00.50000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000 0 M0.50000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000 0 M0.48484848484545 0.03030303030000 0.00000000000000 00.46969696969091 0.06060606060000 0.00000000000000 00.45454545453636 0.09090909090000 0.00000000000000 00.43939393938182 0.12121212120000 0.00000000000000 00.42424242422727 0.15151515150000 0.00000000000000 00.40909090907273 0.18181818180000 0.00000000000000 00.39393939391818 0.21212121210000 0.00000000000000 00.37878787876364 0.24242424240000 0.00000000000000 00.36363636360909 0.27272727270000 0.00000000000000 00.34848484845455 0.30303030300000 0.00000000000000 00.33333333330000 0.33333333330000 0.00000000000000 0 K0.33333333330000 0.33333333330000 0.00000000000000 0 K0.31944444441250 0.31944444441250 0.00000000000000 00.30555555552500 0.30555555552500 0.00000000000000 00.29166666663750 0.29166666663750 0.00000000000000 00.27777777775000 0.27777777775000 0.00000000000000 00.26388888886250 0.26388888886250 0.00000000000000 00.24999999997500 0.24999999997500 0.00000000000000 00.23611111108750 0.23611111108750 0.00000000000000 00.22222222220000 0.22222222220000 0.00000000000000 00.20833333331250 0.20833333331250 0.00000000000000 00.19444444442500 0.19444444442500 0.00000000000000 00.18055555553750 0.18055555553750 0.00000000000000 00.16666666665000 0.16666666665000 0.00000000000000 00.15277777776250 0.15277777776250 0.00000000000000 00.13888888887500 0.13888888887500 0.00000000000000 00.12499999998750 0.12499999998750 0.00000000000000 00.11111111110000 0.11111111110000 0.00000000000000 00.09722222221250 0.09722222221250 0.00000000000000 00.08333333332500 0.08333333332500 0.00000000000000 00.06944444443750 0.06944444443750 0.00000000000000 00.05555555555000 0.05555555555000 0.00000000000000 00.04166666666250 0.04166666666250 0.00000000000000 00.02777777777500 0.02777777777500 0.00000000000000 00.01388888888750 0.01388888888750 0.00000000000000 00.00000000000000 0.00000000000000 0.00000000000000 0 G

注意：
HSE 計算能帶的 KPOINTS 前面權重（第 4 列 不為 0 的不管，從 第一個為 0 的點 開始看，設置高對稱點名稱（第五列 只要手動補充一組字母路徑（G-M-K-G）））
如果 KPOINTS 不添加高對稱點，畫出的圖橫坐標不會顯示高對稱點。
其它的文件內容 (POTCAR, vasprun.xml) 太長，就不列舉。

在文件夾右鍵打開命令行終端，并輸入命令進入 ipython 終端：

$ ipython Python 3.7.3 (default, Apr 24 2019, 15:29:51) [MSC v.1915 64 bit (AMD64)] Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information IPython 7.6.1 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help. In [1]:

輸入 “! dir” 查看文件，能看到 “KPOINTS”, “POTCAR”, “vasprun.xml” 即可，我的是 git bash 終端，輸入 “! ls -l”

In [1]: ! ls -l total 2064 -rw-r--r-- 1 lenovo 197121 4653 六月 27 14:21 KPOINTS -rw-r--r-- 1 lenovo 197121 437216 六月 27 14:18 POTCAR -rw-r--r-- 1 lenovo 197121 1664929 六月 27 14:18 vasprun.xml

在 python 終端操作（導入庫）：

In [2]: from pymatgen.io.vasp.outputs import VasprunIn [3]: from pymatgen.electronic_structure.plotter import BSDOSPlotter, DosPlotter

輸入（初始化變量）：

In [4]: bs_vasprun = Vasprun("vasprun.xml", parse_projected_eigen=True) C:\ProgramData\Anaconda3\lib\site-packages\pymatgen\io\vasp\inputs.py:1857: BadPotcarWarning: POTCAR with symbol Se has metadata that does not match any VASP POTCAR known to pymatgen. The data in thisPOTCAR is known to match the following functionals: ['PBE_54', 'PBE_52', 'unvie_PBE_52']BadPotcarWarning) C:\ProgramData\Anaconda3\lib\site-packages\pymatgen\io\vasp\inputs.py:1857: BadPotcarWarning: POTCAR with symbol In has metadata that does not match any VASP POTCAR known to pymatgen. The data in thisPOTCAR is known to match the following functionals: ['PBE_54', 'PBE_52', 'unvie_PBE_52']BadPotcarWarning)# 注意： force_hybrid_mode=True 是打開雜化泛函計算能帶的開關，是 pymatgen 2020.05 版本后提供的新功能 In [5]: bs_data = bs_vasprun.get_band_structure(line_mode=True, force_hybrid_mode=True) In [6]: dos_data = bs_vasprun.complete_dos

例子 1 (只畫能帶)：

In [7]: bands_plot = BSDOSPlotter() In [8]: plt = bands_plot.get_plot(bs=bs_data)

# 如果需要保存圖片 # 支持格式 png, tif, jpg....，只要改后綴名即可 In [9]: plt.savefig("InSe_HSE_bands.tif") In [10]: plt.savefig("InSe_HSE_bands.png")

例子 2 （只畫態密度）：

In [11]: dos_plot = DosPlotter() In [12]: dos_plot.add_dos("Total DOS", dos_data) In [13]: plt = dos_plot.get_plot([-4, 4], [0, 12])

# 保存圖片 In [14]: plt.savefig("InSe_HSE_dos.png")

8.例子 3 （能帶和態密度放一張圖）

In [15]: bs_dos_plot = BSDOSPlotter(bs_projection='elements', dos_projection='elements') In [16]: plt = bs_dos_plot.get_plot(bs=bs_data, dos=dos_data)

# 保存圖片 In [17]: plt.savefig("InSe_HSE_band_dos.png")

三、整理腳本

1. 只畫能帶

# plot_vasp_band_structure.py from pymatgen.io.vasp.outputs import Vasprun from pymatgen.electronic_structure.plotter import BSDOSPlotter, DosPlotter# 變量初始化 bs_vasprun = Vasprun("vasprun.xml", parse_projected_eigen=True) bs_data = bs_vasprun.get_band_structure(line_mode=True, force_hybrid_mode=True) dos_data = bs_vasprun.complete_dosdef plot_band():# 相當于 bands_plot = BSDOSPlotter(bs_projection='elements', dos_projection='elements')bands_plot = BSDOSPlotter()plt = bands_plot.get_plot(bs=bs_data)# 如果需要保存圖片# 支持格式 png, tif, jpg....，只要改后綴名即可plt.savefig("InSe_HSE_bands.tif")plt.savefig("InSe_HSE_bands.png")def plot_dos():dos_plot = DosPlotter()dos_plot.add_dos("Total DOS", dos_data)plt = dos_plot.get_plot([-4, 4], [0, 12])plt.savefig("InSe_HSE_dos.png")def plot_bands_dos():bs_dos_plot = BSDOSPlotter(bs_projection='elements', dos_projection='elements')plt = bs_dos_plot.get_plot(bs=bs_data, dos=dos_data)plt.savefig("InSe_HSE_band_dos.png")if __name__ == "__main__":plot_band()plot_dos()plot_bands_dos()

四、修改格式

0. 說在前面

可能因為是做計算的課題組寫的代碼緣故（不是專業寫代碼的課題組），只能實現它的基本功能，沒有提取數據的接口，默認畫的圖太難看等等。要實現其它功能或許只能修改它的源碼

1. 修改畫圖格式（由于太繁瑣，并且平時也不怎么用，我也只研究了上面 “例子 3 （能帶和態密度放一張圖）”的畫圖格式）

操作：

修改 C:\ProgramData\Anaconda3\Lib\site-packages\pymatgen\electronic_structure 下的 plotter.py

\
\
\

1. 用 VS code 打開，搜索 “bs_ax”

2. 仔細觀察

\

\

3. 修改源碼，保存

4. 重新跑腳本（三、整理腳本） plot_vasp_band_structure.py

五、其它操作

總結

以上是生活随笔為你收集整理的VASP 系列001. 高通量计算 Python 库 pymatgen 安装和一些使用（用 pymatgen 画 HSE 能带的细节和输出图片字体的简单调整）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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