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标题: 求助：DFT+U设置和不考虑自旋极化问题（（对氧化物体系中过渡金属原子加U）） [打印本页]

作者
Author: XWH 时间: 2021-4-29 17:34
标题: 求助：DFT+U设置和不考虑自旋极化问题（（对氧化物体系中过渡金属原子加U））
看了下操作，castep中加U的前提是勾选自旋极化后，再勾选（LDA+U），这样才能使U设置成功，但是我参考的文献大都数都用VASP计算的，这些文献中是用PBE+U并不考虑自旋计算，想知道MS也可以这样设置吗？可以的话，在MS中怎么保证加U之后，不考虑自旋呢？感谢！

作者
Author: MisakaFaction 时间: 2021-4-29 21:39
哪个体系用了+U但没开自旋极化呢？我可能少见多怪，请分享下文献。
vasp中是否真的可行也存疑，改天可以试试会不会报错。
即使可以运行，感觉没有意义，+U这个trick是主要为了改善对过渡金属的magnetic moment、exchange splitting和bandgap的预测，不开自旋极化是要算个啥呢？

作者
Author: jiangning198511 时间: 2021-4-30 10:48
估计是文章中没有明确写出，一般都会打开自旋计算

作者
Author: XWH 时间: 2021-4-30 13:39
本帖最后由 XWH 于 2021-4-30 13:40 编辑

MisakaFaction 发表于 2021-4-29 21:39
哪个体系用了+U但没开自旋极化呢？我可能少见多怪，请分享下文献。
vasp中是否真的可行也存疑，改天可以试 ...

是有的，VO2体系（Energetics, electronic and optical properties of X (X ¼ Si, Ge, Sn, Pb)
doped VO2(M) from first-principles calculations，放在下面了），我可能有些东西没理解清楚（认为加了自旋，加U之后就只能考虑有磁性的计算），我之前看到别人用VASP通过GGA+PBE+U,然后直接说进行非磁性计算，如果在MS中用GGA+PBE+U的话，我可以通过设置加U的原子spin state为undefined，初始磁矩为0，然后进行非磁计算吗？

作者
Author: XWH 时间: 2021-4-30 13:41

jiangning198511 发表于 2021-4-30 10:48
估计是文章中没有明确写出，一般都会打开自旋计算

谢谢，如果在MS中用GGA+PBE+U的话，我可以通过设置加U的原子spin state为undefined，初始磁矩为0，然后进行非磁计算吗？要是知道的话可以解答一下吗？感谢!

作者
Author: jiangning198511 时间: 2021-4-30 15:19

XWH 发表于 2021-4-30 13:41
谢谢，如果在MS中用GGA+PBE+U的话，我可以通过设置加U的原子spin state为undefined，初始磁矩为0，然后进 ...

MS界面上有个spin polarized选项，如果没有选择的话就是没有使用自旋极化计算，这种情况下你再用LDA+U 计算也是非极化的

作者
Author: XWH 时间: 2021-4-30 16:32
本帖最后由 XWH 于 2021-4-30 16:37 编辑

jiangning198511 发表于 2021-4-30 15:19
MS界面上有个spin polarized选项，如果没有选择的话就是没有使用自旋极化计算，这种情况下你再用LDA+U ...

谢谢！DFT+U一般流程不是1、Modify-Electronic Configuration-Hubbard U，然后针对某个角动量设置U值。
2、CASTEP的Calculation开启自旋极化和LDA+U（注：这里的LDA+U指的就是DFT+U，XC Functional实际上可以选择LDA或者GGA，并非只针对LDA）这样的吗？
但是我要是不开自旋，就选择不了LDA+U这个选项，直接Modify-Electronic Configuration-Hubbard U，然后针对某个角动量设置U值的话，我之前操作的时候这么来的，设置U=2.5,2.55,3.4,5ev,然后对一个晶胞（实验参数，几何优化之前）看了下能带，都是没带隙啊，几何优化之后看能带，带隙基本没变啊，特别小（0.0几），所以我就认为加U的前提是要勾选（LDA+U)这个选项后，然后U才能起作用，不知道认知的的对不对？
如果在MS中用GGA+PBE+U的话，通过设置加U的原子spin state为undefined，初始磁矩为0，也是不能进行非磁计算吗？

作者
Author: jiangning198511 时间: 2021-4-30 16:39

XWH 发表于 2021-4-30 16:32
谢谢！DFT+U一般流程不是1、Modify-Electronic Configuration-Hubbard U，然后针对某个角动量设置U值。
...

我刚试了一下，不选spin 好像就是不能用LDA+U,可能程序实现的方法不同吧，VASP中好像可以分开设置，我觉得可以看看最后的自旋密度，如果基本为0的话，可以认为是自旋非极化体系

作者
Author: XWH 时间: 2021-4-30 16:45

jiangning198511 发表于 2021-4-30 16:39
我刚试了一下，不选spin 好像就是不能用LDA+U,可能程序实现的方法不同吧，VASP中好像可以分开设置，我觉 ...

好的，我再看看，可以再问个题外话吗？没有人能根据MS算某一个氧化物相关性质参数，然后去写势函数，用到lammps里面这种的吧？

作者
Author: jiangning198511 时间: 2021-4-30 17:03

XWH 发表于 2021-4-30 16:45
好的，我再看看，可以再问个题外话吗？没有人能根据MS算某一个氧化物相关性质参数，然后去写势函数，用到 ...

你的意思是用第一性原理得到的结果去拟合出势函数，然后再跑分子动力学吗？这个我没做过，但好多文献有提到，拟合参数一般就是通过第一性原理的结果或实验值来完成

作者
Author: XWH 时间: 2021-4-30 17:12

jiangning198511 发表于 2021-4-30 17:03
你的意思是用第一性原理得到的结果去拟合出势函数，然后再跑分子动力学吗？这个我没做过，但好多文献有提 ...

是这意思，感谢！

作者
Author: 卡开发发 时间: 2021-5-1 09:08

XWH 发表于 2021-4-30 13:41
谢谢，如果在MS中用GGA+PBE+U的话，我可以通过设置加U的原子spin state为undefined，初始磁矩为0，然后进 ...

DFT+U原则上说并不是一定要针对有自旋极化的系统，比如非自旋极化的系统需要通过Hubbard U修正的例子也不少，比如TiO2。CASTEP界面上限定了DFT+U必须开启自旋极化，但我不确定是否能够不通过图形界面而是简单修改*.param文件使得DFT+U不去使用自旋极化就能够进行。如果实在是无法这样操作，你可以开启自旋极化并且对每个+U的原子磁矩猜测为0，如果体系真的没有磁性，这样计算的结果也不会有磁矩。

CASTEP某些方面的功能确实太弱了。

作者
Author: XWH 时间: 2021-5-1 09:20

卡开发发发表于 2021-5-1 09:08
DFT+U原则上说并不是一定要针对有自旋极化的系统，比如非自旋极化的系统需要通过Hubbard U修正的例子也不 ...

十分感谢！

作者
Author: vverawei 时间: 2022-2-28 21:58

卡开发发发表于 2021-5-1 09:08
DFT+U原则上说并不是一定要针对有自旋极化的系统，比如非自旋极化的系统需要通过Hubbard U修正的例子也不 ...

老师您好，请问在一个一价铜的导电聚合物体系中，亚铜离子为3d10，没有单电子存在，这个时候我用LDAUTYPE=2分别设置ispin=1或者是2来做结构优化和SCF计算，后比较能量发现不开自旋的能量更低，那么此时我可以不开自旋但是+U的方法来继续算吗？这样是不是就说明该导电配位聚合物是顺磁性的？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-2-28 22:51

vverawei 发表于 2022-2-28 21:58
老师您好，请问在一个一价铜的导电聚合物体系中，亚铜离子为3d10，没有单电子存在，这个时候我用LDAUTYPE ...

d10满层应该DFT+U按道理影响不会太大，但是慎重起见体系不大还是可以杂化泛函验证下。

作者
Author: vverawei 时间: 2022-3-1 08:28

卡开发发发表于 2022-2-28 22:51
d10满层应该DFT+U按道理影响不会太大，但是慎重起见体系不大还是可以杂化泛函验证下。

好的老师，谢谢您。我还是有几个疑问，烦请老师多多指教，想请问一下这样的情况我是不是可以不用开自旋了？说明它是顺磁性对吗？在没有使用杂化泛函的情况下我不断增大U值发现它的带隙在变大，这样的话还需要再用杂化泛函去再做一次吗？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-3-1 08:49
本帖最后由卡开发发于 2022-3-1 08:51 编辑

vverawei 发表于 2022-3-1 08:28
好的老师，谢谢您。我还是有几个疑问，烦请老师多多指教，想请问一下这样的情况我是不是可以不用开自旋了 ...

建议用杂化泛函的原因就在这：其实很难保证当前的U值做出来的结果是NM磁序稳定但更大的U却是FM或AFM磁序稳定，而且极端情况下NM可能和FM或AFM磁序对应的最佳U值并不相同（虽然这种情况比较少见），从而有给出这两种磁序稳定性估计出来的顺序与实际相反。尽管杂化泛函也存在精确交换的比例任意性的问题，但毕竟普适性还是比DFT+U的U值更好一些，当然杂化泛函计算量确实很大，计算条件允许的情况建议杂化泛函检验下便于说服审稿人。

作者
Author: vverawei 时间: 2022-3-1 09:08

卡开发发发表于 2022-3-1 08:49
建议用杂化泛函的原因就在这：其实很难保证当前的U值做出来的结果是NM磁序稳定但更大的U却是FM或AFM磁序 ...

好滴，谢谢老师您的指导

作者
Author: vverawei 时间: 2022-3-1 09:24
本帖最后由 vverawei 于 2022-3-1 09:59 编辑

卡开发发发表于 2022-3-1 08:49
建议用杂化泛函的原因就在这：其实很难保证当前的U值做出来的结果是NM磁序稳定但更大的U却是FM或AFM磁序 ...

老师不好意思再打扰您一下，还有一些疑问麻烦您多指教。1.您刚刚的意思是对于闭壳层体系如3d10来说，加不加U值对其磁性按理说影响不大（我是都不+U来比较的），如果我想进一步探究到底是哪种磁性（顺磁还是反铁磁）的话是需要用杂化泛函来验证对吗？那如果我想知道她是否具有磁性该如何判断呢？是不是对于过渡金属来说都是具有磁性的？
2.如果对磁性的判断不准确，即不确定是顺磁还是反铁磁设置ISPIN=1或者是2对于其能带图、dos图以及热电图会有很大影响吗？
3.对于Cu3C6S6这样的导电配位聚合物，它是二价铜即3d9的体系，一定有自旋（设ISPIN=2)对吗？我把它分为两种情况设置magmom，即3*1（铁磁）和2*1 1*-1（铁磁）这两种，分别进行结构优化比较能量高低来判断采用哪种，这种方法对吗？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-3-1 12:07

vverawei 发表于 2022-3-1 09:24
老师不好意思再打扰您一下，还有一些疑问麻烦您多指教。1.您刚刚的意思是对于闭壳层体系如3d10来说，加不 ...

1、不+U对于一些体系有可能会估计出来低自旋态或无自旋态（NM）更稳定。这种稳定性一般看自洽场能量可以判断，用杂化泛函也是为了避免U值的影响来讨论这件事。不见得所有的过渡金属的化合物都有磁性，比如TiO2。当然，如果实验上能确定磁序是什么，如果能直接判断肯定更好。
2、不同磁性就意味着可能是基态也可能不是基态，对于电子结构相关的问题影响很大，比如能带图和DOS图，热电因为也牵涉到，所以也会受到影响。
3、是要这么做，如果实验上能确定结构的甚至可以简单拿单点能比较，因为确实个别磁序会出现算不出结果的情况，比如SCF收敛不了或者收敛不到这个磁序上。

作者
Author: vverawei 时间: 2022-3-1 14:16

卡开发发发表于 2022-3-1 12:07
1、不+U对于一些体系有可能会估计出来低自旋态或无自旋态（NM）更稳定。这种稳定性一般看自洽场能量可以 ...

好哒好哒，谢谢老师的耐心解答，十分感谢！

作者
Author: 张博文 时间: 2022-7-4 10:57

vverawei 发表于 2022-3-1 14:16
好哒好哒，谢谢老师的耐心解答，十分感谢！

您好，我也遇到了和您相同的问题，可以加个微信交流一下吗，15735717121

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