计算化学公社

标题: 请问扩胞之后的晶体还需要考虑加smearing吗？ [打印本页]

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-1 14:04
标题: 请问扩胞之后的晶体还需要考虑加smearing吗？
未扩胞之前的晶体在加入smearing之后，出现了收敛很好的情况，gap为0，但现在我要对这个进行扩胞333后，我是否还是可以确定依然使用smearing，另外在这个扩胞的晶体，我后续会引入新原子，这个时候是不是就不能考虑smearing情况了。

作者
Author: sobereva 时间: 2025-9-2 10:42
是否扩胞和是否有必要/适合用smearing完全没直接关系。搞清楚smearing的原理自然能想清楚，切勿稀里糊涂地用smearing并试图总结一些原理说不清道不明的dirty的经验。唯一要注意的是扩胞后要求解的空轨道数往往需要增加，免得没计算出来的空轨道实际上也理应由于smearing设置而被电子占据（此时CP2K会有警告）。

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-2 11:32

sobereva 发表于 2025-9-2 10:42
是否扩胞和是否有必要/适合用smearing完全没直接关系。搞清楚smearing的原理自然能想清楚，切勿稀里糊涂地 ...

原胞是gap为0，使用smearing后收敛的比较好，我现在是对这个原胞扩了3*3*3，我现在考虑的是，这个时候是否可以继续用smearing，因为这个时候我自己也不能判断该扩胞之后的gap是否属于0或者很小的情况下。

作者
Author: sobereva 时间: 2025-9-3 10:30

LIJINWEI 发表于 2025-9-2 11:32
原胞是gap为0，使用smearing后收敛的比较好，我现在是对这个原胞扩了3*3*3，我现在考虑的是，这个时候是 ...

可
不可能因为扩胞了gap就不是0了

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-3 19:14

sobereva 发表于 2025-9-3 10:30
可
不可能因为扩胞了gap就不是0了

如果后面往里面加入杂质原子，这个时候是不是就不能预测判断gap的范围了，就不能像现在这样直接开smearing了。

作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ 时间: 2025-9-3 20:50

LIJINWEI 发表于 2025-9-3 19:14
如果后面往里面加入杂质原子，这个时候是不是就不能预测判断gap的范围了，就不能像现在这样直接开smearin ...

单从横向对比本征材料与掺杂材料能量需要统一计算级别来看，显然开不开smearing以及电子温度设多少是需要一致的。
我写这个回复主要是有点好奇对掺杂与带隙的理解：如果我没记错入门级半导体物理的话，除非掺杂原子多得浓度高导致晶体结构变化明显乃至形成新相，本征材料的价带顶能级(HOCO)和导带底能级(LUCO)可以作为掺杂材料的近似；然后再考虑掺杂原子引入的杂质能级，如果杂质能级低于HOCO或高于LUCO那带隙不变，如果杂质能级介于HOCO和LUCO之间那带隙显然是减小的，怎么说都不会让带隙增大啊。

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-3 21:00

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-9-3 20:50
单从横向对比本征材料与掺杂材料能量需要统一计算级别来看，显然开不开smearing以及电子温度设多少是需要 ...

十分感谢这么详细的解答，后面我大概知道怎么做了，十分感谢。

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-4 19:25

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-9-3 20:50
单从横向对比本征材料与掺杂材料能量需要统一计算级别来看，显然开不开smearing以及电子温度设多少是需要 ...

请问老师，未掺杂与掺杂在输入文件中例如k点、截断能、qs精度这些是不是也应该保持一致，还是除开smearing、磁性、基组、泛函外，需要重新进行k点和截断能收敛测试？

作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ 时间: 2025-9-4 20:43

LIJINWEI 发表于 2025-9-4 19:25
请问老师，未掺杂与掺杂在输入文件中例如k点、截断能、qs精度这些是不是也应该保持一致，还是除开smearin ...

总的原则无非就两点，一是同一课题内所有需要横向比较或相互运算的结果都应在相同级别（泛函、基组与赝势、截断能、smearing的电子温度等）及影响精度的设置（各种名称以EPS开头的收敛阈值等）下获得（这点和http://sobereva.com/678所说的重复文献的结果是一个道理），二是若不同结构要求不一得统一按精度高的算。所以一开始就得对总共都有哪些结构要计算、预期什么结构最难算/要求最高、预期结论精度受何种因素影响最显著等等问题心里有数，理想情况下收敛性测试也是对最难算/要求最高的代表性结构做。

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-4 20:57

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-9-4 20:43
总的原则无非就两点，一是同一课题内所有需要横向比较或相互运算的结果都应在相同级别（泛函、基组与赝势 ...

谢谢老师这么详细的问题，扩胞的晶体经过调整后优化完成并收敛了（参考完《CP2K中遇到SCF难收敛时的解决方法http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 6&fromuid=69037(出处: 计算化学公社)》后把能调的都调了后收敛了），我现在延用前面晶体的设置（相关设置精度已经非常高了），现在往间隙中掺杂了一个原子（中性），现在正在优化，但是从scf迭代趋势来看一直在震荡，收敛不了。

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-5 09:42

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-9-4 20:43
总的原则无非就两点，一是同一课题内所有需要横向比较或相互运算的结果都应在相同级别（泛函、基组与赝势 ...

老师，您看我这思路可行吗？首先，我将扩胞的优化完成之后，往里面掺杂原子，先按照扩胞设置看是否收敛，不收敛的情况下，根据这个再重新调整直到收敛，然后根据掺杂后收敛的设置，再反过去放在扩胞的计算中，检验是否收敛，老师，您看这样做是不是可行？（另外，请问间隙掺杂、替代掺杂、以及去掉一个原子，这三个中间隙掺杂是不是更容易出现收敛困难，按照前面的思路，我应该先把间隙掺杂的晶体调整到收敛后，再依次去解决其他几个晶体收敛问题？）

作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ 时间: 2025-9-5 10:43

LIJINWEI 发表于 2025-9-5 09:42
老师，您看我这思路可行吗？首先，我将扩胞的优化完成之后，往里面掺杂原子，先按照扩胞设置看是否收敛， ...

“收敛”是指单点计算的SCF迭代收敛，还是在所有已经能SCF迭代收敛的单点计算中让某个数值结果达到某个精度的收敛？哪种形式的掺杂最难收敛只有你实际算了才知道，除了多尝试计算之外我也没有别的方法。

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-5 10:55

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-9-5 10:43
“收敛”是指单点计算的SCF迭代收敛，还是在所有已经能SCF迭代收敛的单点计算中让某个数值结果达到某个精 ...

这个收敛是在k点收敛测试以及后面结构优化中均scf迭代均能收敛（经过调整后），对于掺杂后的结构，我延用了相关设置，在昨天的优化进程中，能看见scf迭代一直在震荡，故优化失败了，我现在需要对这个掺杂的进行新的设置处理，逐渐调整到scf收敛的程度（现在还在调），如果调整成功，scf成功收敛了，我是否需要用新的设置反过去调整最初的扩胞结构，进行结构优化完成之后，再继续对掺杂的结构进行结构优化以及后面的能量的计算。

作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ 时间: 2025-9-5 11:28
本帖最后由 Uus/pMeC6H4-/キ于 2025-9-5 11:34 编辑

LIJINWEI 发表于 2025-9-5 10:55
这个收敛是在k点收敛测试以及后面结构优化中均scf迭代均能收敛（经过调整后），对于掺杂后的结构，我延用 ...

我觉得如果是原子初猜磁矩/初猜电子组态这种结构特定的设置，那倒可以不必完全照搬（如果不考虑收敛到不同SCF解这种复杂情况的话），其他的如收敛限和smearing电子温度之类的还是得沿用。（我不太想把k点和截断能当成让SCF从不收敛调成收敛的选项，更倾向于一开始就用足够大的。）重复计算时读取先前已收敛的结构和波函数文件当初猜或许可以省点事。我能说的就这些了。

编辑：如果不同设置下同一个结构的优化结果差别巨大（多大算大取决于结构特征以及精度需求），那说明先前还有某些设置不当，肯定是以让精度更高的为准。

作者
Author: LIJINWEI 时间: 2025-9-15 09:55

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-9-5 11:28
我觉得如果是原子初猜磁矩/初猜电子组态这种结构特定的设置，那倒可以不必完全照搬（如果不考虑收敛到不 ...

您好，十分麻烦您，我有一个问题，就是我研究的结构，往里面掺杂原子，经过我多方思考后，发现scf迭代不收敛的原因是结构问题，也就是这个位置太窄了，放不下这个原子，我现在的想法是把scf迭代上限减少，例如50，先进行结构优化，我从结构优化得到的restart文件中，看见这个位置放的原子在慢慢撑开周围原子，慢慢变宽了，所以，我现在就这样让他跑着，把结构撑开，也许这个位置足够大了，是不是就可能scf'迭代收敛了？请问这样可行吗？同时，我也看见这个结构的对称性发生了变化，这样对于掺杂是不是正常的情况？

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