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标题: SCF tolerance设置coarse到medium后，优化后的结构显示不同 [打印本页]

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Author: wulff 时间: 2024-6-26 19:39
标题: SCF tolerance设置coarse到medium后，优化后的结构显示不同
对LaFeO3(PM3M)的（100）进行几何结构优化时，首先设置SCF tolerences为coarse进行结构优化，得到优化后的构型，记为结构1，改变SCF tolerences为medium后（其他参数保持不变），再次对结构1进行几何结构优化，得到结构2，结构1、2原子数一致，final enthalpy差距也不大，但结构2显示的结构与结构1有有较大差距，具体体现为未固定的4层原子出现原子消失的情况，改变display style也并无变化，想请教大家为什么会出现这种情况，是出现错误了吗？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-26 21:48
2是因为显示问题，影响不大，边界上重复的原子没显示而已。你可以在display style->lattice->display style的range沿着ab两个方向把range设置到0~2，这样可以显示两个周期的晶胞，你再判断是否结构合理。但是并不推荐降低SCF的tolerences，DMol3的coarse的结果其实不太能看。

作者
Author: wulff 时间: 2024-6-26 21:59

卡开发发发表于 2024-6-26 21:48
2是因为显示问题，影响不大，边界上重复的原子没显示而已。你可以在display style->lattice->display style ...

1、感谢老师的回复，我这个是castep算的，之所以先用coarse跑，是因为之前怎么改参数电子自洽循环都不收敛，调整过smearing和charge，也检查过自旋和磁矩，所以才想到先降低精度
2、根据老师的方法设置了range，依旧显示不全，主要后续还要做缺陷和吸附的计算，所以会担心模型出问题

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-26 22:07

wulff 发表于 2024-6-26 21:59
1、感谢老师的回复，我这个是castep算的，之所以先用coarse跑，是因为之前怎么改参数电子自洽循环都不收 ...

1、castep也都一样，castep的那个coarse精度也太低了，不管是scf收敛还是动能截断。你可能需要在确保动能截断和k点足够的基础上对density mixing-charge进行调整，当然如果还不行也许可以试试调整mixing scheme，比如把Pulay换成Broyden，降低精度很可能得不到合理的结果。
2、range调整到2倍之后你看下中间的区域对不对就可以了，边缘上肯定显示还是缺的。虽然显示是缺原子其实不要紧原因是因为原子的位置偏离了正好0的位置一点点，这样重复的原子就不会被显示了，但那些原子本来用origin模式其实也不会显示。

作者
Author: wulff 时间: 2024-6-27 16:03
本帖最后由 wulff 于 2024-6-27 16:05 编辑

卡开发发发表于 2024-6-26 22:07
1、castep也都一样，castep的那个coarse精度也太低了，不管是scf收敛还是动能截断。你可能需要在确保动能 ...

先设置SCF tolerance为coarse，先对材料进行一个预优化，跑出来之后再设置medium的tolerance，提高精度再进行结构优化，这样的策略是否可行呢；density mixing-charge已经降为0.1了

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-27 16:28

wulff 发表于 2024-6-27 16:03
先设置SCF tolerance为coarse，先对材料进行一个预优化，跑出来之后再设置medium的tolerance，提高精度再 ...

1、LaFeO3应该是铁磁性的，你是否对初始磁矩进行猜测？先确定这个问题，并且在properties当中建议勾选population以打印布局分析，这样可以确认算出的结果是否为铁磁性，块体和表面都需要做这个处理。
2、其次确保精度，在稍高的精度，如fine，测试动能截断和k点，如果表面不容易收敛可以先在块体上进行测试。
3、在足够精度和正确的磁性设置下我们再看表面体系是否能够自洽场收敛，否则一味降低精度不太可能得到合理的结果。如果不收敛再去调整density mixing的charge和spin，个人经验上优先调整charge（也就是说这没有什么原理上的保障，并不意味着先调整spin不行），charge并不是只能比0.1大。除了这些你还可以调整电子密度混合的历史步数和混合方法（以及mixing scheme），可以把Pulay换成Broyden试试。
5、我不太建议用coarse甚至是更低的精度进行优化，因为较低的精度会造成不可忽略的数值误差，有可能会导致算出来的结果距离高精度反而比较多或结构优化收敛不了等问题。预优化应当用低等级方法（如LCAO或者半经验甚至是神经网络势）而不是降低数值精度。

作者
Author: wulff 时间: 2024-6-27 17:00

卡开发发发表于 2024-6-27 16:28
1、LaFeO3应该是铁磁性的，你是否对初始磁矩进行猜测？先确定这个问题，并且在properties当中建议勾选pop ...

1、LaFeO3为反铁磁性，通过对体块的结构优化已经验证
2、截断能和K点均进行过收敛性测试
3、接下来可以根据老师的建议尝试将Pulay换成Broyden
4、用coarse和medium跑出来的final enthalpy仅有0.0几的差距
5、后续如果仍难以收敛打算采用Electronic minimizer中的All Bands/EDFT的方法进行结构优化
6、另外还想向老师请教empty bands和smearing的取值，看到很多地方提到可以通过增大smearing值促进结构的优化，但一直疑惑smearing增大到多少合适，同样empty bands的取值也不太清楚，默认的是20%，修改smearing的同时是否需要改变empty bands的值

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-27 17:40

wulff 发表于 2024-6-27 17:00
1、LaFeO3为反铁磁性，通过对体块的结构优化已经验证
2、截断能和K点均进行过收敛性测试
3、接下来可以 ...

1、你可以参考Materials Project的LaFeO3的结果，他给出的结果是铁磁性的，你可以参考但不一定保证100%正确，如果不做磁矩初猜，开自旋极化可能根本得不到合理的结果。不做初猜默认是按0猜，是会容易算到反铁磁性上面去，如果是这样就不容易收敛。
4、那个final enthalpy其实是电子能+pV项，首先还是应该看自洽场得到的能量（尤其是外推到0K的那个），其次是虽然能量0.0几eV差距，但其他性质有可能会天差地别，尤其是和涉及到能量导数相关的，比如一些力学性质。
5、可以用Allbands/EDFT，不过效率可能会低很多。
6、smearing不宜太大，一般0.05~0.5这个范围会比较合适，一般你可以监测电子Entropy的信息（或是free energy与energy的差值，这个值不宜过大），一般smearing和k会互相影响，尤其是金属，smearing比较大的时候k点收敛会快一些。smearing比较大的时候会有一些电子排到稍高的能级，这样就得更多空带，大部分情况20%，你可以关注计算过程当中是否对能带不够出现一些警告，不够再加。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-27 18:17

wulff 发表于 2024-6-27 17:00
1、LaFeO3为反铁磁性，通过对体块的结构优化已经验证
2、截断能和K点均进行过收敛性测试
3、接下来可以 ...

我做了个测试，按照铁磁性的情况优化块体并切100面，动能截断设置到500eV，density mixing-charge=0.2的情况自洽场是可以收敛的。

作者
Author: wulff 时间: 2024-6-27 23:40

卡开发发发表于 2024-6-27 18:17
我做了个测试，按照铁磁性的情况优化块体并切100面，动能截断设置到500eV，density mixing-charge=0.2的 ...

老师，我跑出来的castep结果文件中，spin density和他的绝对值均不为零，且互为相反数；另外文献提到中LaFeO3（PM3M）为G型反铁磁

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-28 01:36
本帖最后由卡开发发于 2024-6-28 01:54 编辑

wulff 发表于 2024-6-27 23:40
老师，我跑出来的castep结果文件中，spin density和他的绝对值均不为零，且互为相反数；另外文献提到中La ...

我跑出来的castep结果文件中，spin density和他的绝对值均不为零

如果你不做磁矩初猜，那么跑出来的结果未必可信，因为MS当中包括DMol3和CASTEP初猜都按照0猜的，那么导致结果更容易跑出来是NM或者AFM的，一旦体系本身应该是FM的磁性，那可能结果就未必是正确的。

另外文献提到中LaFeO3（PM3M）为G型反铁磁

一个是可能需要多一些的文献佐证，而且得确定文献的实验条件，因为有些体系可能相变的温度不是特别高。一个是Materials Project的结果未必能保证100%可靠，如果真的是双子格AFM，那么得按照文献的结构去设置一下磁矩（因为同样是AFM原子磁矩排列的可能性也非常多，例如相邻原子的局域磁矩相反，也可能相邻晶格的原子磁矩相反等）。另外如果是双子格反铁磁，可能磁不等价会破坏原来平移对称性，导致惯用胞可能会比你现在要大，表面做出来也不会是这样。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-28 02:10
本帖最后由卡开发发于 2024-6-28 02:11 编辑

wulff 发表于 2024-6-27 23:40
老师，我跑出来的castep结果文件中，spin density和他的绝对值均不为零，且互为相反数；另外文献提到中La ...

如果是你指的那种G型（亦即双子格型）反铁磁，我在这里给出其原胞结构，你可以作为参考。但我建议你最好重新算一下，我不确定CASTEP算出来谁能量高谁能量低，另外这个体系可能考不考虑DFT+U结果会有所不同。
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这里我是随便找了一篇文献作为参考，你可以再找找看。你可以看到G-AFM的情况需要更大的晶胞，这样做出来的表面也不会是和NM或AFM的一样，因为即便是表面，xy方向上斜对角的晶胞磁矩方向也是相反的。

作者
Author: wulff 时间: 2024-6-28 22:48
本帖最后由 wulff 于 2024-6-28 22:54 编辑

卡开发发发表于 2024-6-28 02:10
如果是你指的那种G型（亦即双子格型）反铁磁，我在这里给出其原胞结构，你可以作为参考。但我建议你最好 ...
1、根据老师的提示将pulay改为broyden后几何结构优化成功收敛了，想请教一下这两种不同的方法对最后的结果是否会有影响，此前用pulay跑出来的结果是否需要同样改为broyden再计算一次；
2、老师，我在mp下载的结构为立方体（结构上传为附件），角度均为90°，与实验结果相同，晶格常数与实验值较为接近，但老师给出的原胞结构角度均为60°，晶格常数也有较大差距，这一点也向您请教一下；
3、由于体块中仅体心有一个Fe原子，我一开始对体块的Fe原子设置的磁矩为5（up），后面切表面后才一层一层的设置正负5的磁矩，不知是否有误；
4、参考文献设置了在Fe原子d轨道设置了4.3的U值
5、此外，为了是结构优化更好收敛，我设置了mixing density-charge为较小的0.1，并设置smearing为较大的0.4，是否需要将charge增大为0.2，smearing降低为初始值的0.1，再通过broyden方法重新计算一遍，换句话说，charge值和smearing值除了对电子自洽循环收敛有促进作用外，是否会对最终的计算结果产生较大影响

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-28 22:59

wulff 发表于 2024-6-28 22:48
1、根据老师的提示将pulay改为broyden后几何结构优化成功收敛了，想请教一下这两种不同的方法对最后的结 ...

1、原则上没影响，就是不同的迭代算法，好比从下楼，你可以乘电梯，也可以走楼梯，电梯人多的时候下楼也慢。
2、给你的结构是按照立方的结构做成2x2x2，然后将formal spin按照双子格反铁磁形式设置之后，区分磁矩不等价寻找对称性，这样得到的原胞是三个夹角为60度的结构，你可以通过build->symmetry->conventional cell转回原胞，与你之前的立方晶胞是2x2x2的关系。
3、那样不对，说的就是这种情况，实际G-type的反铁磁不是一层+5一层-5，而是要2x2，相邻的格子磁矩相反。

作者
Author: wulff 时间: 2024-6-30 16:49
本帖最后由 wulff 于 2024-6-30 17:09 编辑

卡开发发发表于 2024-6-28 22:59
1、原则上没影响，就是不同的迭代算法，好比从下楼，你可以乘电梯，也可以走楼梯，电梯人多的时候下楼也 ...

1、根据老师的提示，我也构建出了相邻Fe原子磁矩相反的2x2x2模型，并find symmetry得到了一个与老师所给模型经conventional cell后一致的结构，但不知如何才能形成夹角为60度的结构；
2、另外，想请教老师，2x2x2的结构已经达到40个原子，切表面之后（thickness设置为4）原子数达160，原子数较多我担心会计算时间过长或算不动，转变为老师所给的60度的结构是否能够改善这一问题，但之前了解到切表面时需将体块进行conventional cell的操作，所以最终是否还是得做160个原子的计算

3、z方向是否有必要超胞

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-6-30 17:15

wulff 发表于 2024-6-30 16:49
1、根据老师的提示，我也构建出了相邻Fe原子磁矩相反的2x2x2模型，并find symmetry得到了一个与老师所给 ...

1、2x2x2模型并指定磁矩后，你可以在find symmetry->options->use these properties to distinguish sysmmetry images中勾选formal spin，然后再回到find选下卡进行find symmetry后进行impose。
2、会，但是切面的时候仍然应该在查找对称性后并转换到conventional cell进行，thickness取2应该就已经达到你原来表面的厚度，这样一个p-1x1面应该是只有40个原子。
3、但建议切表面过后磁性最好也小心测试。

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