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Cu2O几何优化scf不收敛的问题

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发布时间: 2022-5-8 17:55

正文摘要:

各位老师好,计算新手想请教一下Cu2O的晶胞和几何优化问题,我再我想请教一下,我用cp2K做Cu2O的晶胞优化采用OT(CG)的方法,试了所有的preconditions 结构和scf都不收敛,特别是用full_all的时候还出现了自旋污染 ...

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卡开发发 发表于 Post on 2022-5-13 06:56:45
西麦西麦 发表于 2022-5-12 22:23
非常感谢老师的指导,豁然开朗,我认真学习一下,学习心得与总结随后附上,再次感谢!

虽然比较忙,不过我还是做一点点提示吧:

Materials Project是个通过高通量计算的数据库,也就是说必然是按照某个规则产生输入或输出,很多磁性材料人都摸不清楚磁性的情况这些规则也就仅供参考了。之所以算出来0.012μB有可能是因为体系被按照自旋极化的情况做初猜,因为收敛标准的问题没有完全被算到0,当然慎重起见可以看看0和1算完的结果到底哪个能量低(展宽k点请慎重测试,对磁矩有影响)。另外要注意,表面还是有可能出现磁矩与块体有差异(比如块体无磁性但表面的表层有局域化的未成对电子)的情况。

Diag鲁棒性要更好,尤其是偏金属性的体系,恰好过渡金属氧化物有可能会出现bulk是半导体但是切完面gap就不见了的情况。CP2K的DFT+U太拉胯了。
西麦西麦 发表于 Post on 2022-5-12 22:23:06
Eudaimonia 发表于 2022-5-11 20:42
1.这个情况我也不太确定到底什么时候该+U

2.这个要确定以往文献中的结构和你是否完全一致,不一致的话 ...

非常感谢老师的指导,豁然开朗,我认真学习一下,学习心得与总结随后附上,再次感谢!
Eudaimonia 发表于 Post on 2022-5-11 20:42:10
本帖最后由 Eudaimonia 于 2022-5-11 20:43 编辑
西麦西麦 发表于 2022-5-10 13:57
老师你好,感谢指导,因为我原来是做实验的刚接触计算,有些东西理解的不太到位,我把现在的疑惑总结了一下 ...

1.这个情况我也不太确定到底什么时候该+U

2.这个要确定以往文献中的结构和你是否完全一致,不一致的话可能没有比较是否类似的必要,下面是我在MP里面找到的不同结构的Cu2S和Cu,可以看到他们的DOS并不是完全相同的


3.可以,参考[CP2K] cp2k中的磁矩信息在哪里查看呢,带隙应该是计算PDOS吧,计算DOS的时候不能加K点的

4.最好使用Diag方法进行优化,在我的某个帖子中卡开发发老师也认为Diag方法远比OT更加稳健,目前我的认识是除非大到算不动的体系,尽量避免使用OT
磁矩设置在&kind部分加入
       MAGNETIZATION  X  
X为指定磁矩进行设置
是否可以增加alpha最好进行一些测试

5.论坛之前有一个很好的讨论,关于Fe的,可以找一下

6.如果磁矩,k点等等参数设置恰当,重排也不一定能说不对

7.只要你保证自己的所有模型都在一个条件下进行优化,可以更换参数

其他:今天刚好没啥事跑了一下你的Restart文件,报错
用你的Restart文件通过Multiwfn重新创建了inp文件进行测试,都正常收敛了(都是14-15步收敛),并未遇上SCF收敛困难的问题

并且计算出的能量不加U和磁矩的结果能量最低,其次是+磁矩的,高了大概0.0015Hatree,最高是+U+磁矩的,说明在该计算体系起码+磁矩是多此一举

具体设置细节是用了2021-Jun-3,  Multiwfn 3.8(dev)版本,更新版本的Multiwfn有其他细节改动,在较老版本的cp2k中容易报错,cp2k版本8.2
直接载入,生成输入文件即可,磁矩和+U部分均在&KIND Cu 下进行对应更改,磁矩设置为1,并同时更改自旋多重度为3,+U复制你的restart文件
单点能计算能量收敛限是5 E-6,几何优化会更高一些,设置为3 E-6
更改基组为你设置的基组
从个人经验来看NBROYDEN适当加大总是有利于收敛,改为12



test-SameBasis U Mag.inp

23 KB, 下载次数 Times of downloads: 10

test-SameBasis U Mag.out

25.65 KB, 下载次数 Times of downloads: 1

test-SameBasisNoU Mag.inp

22.63 KB, 下载次数 Times of downloads: 8

test-SameBasisNoU Mag.out

25.09 KB, 下载次数 Times of downloads: 0

test-SameBasisNoUNoMag.inp

22.61 KB, 下载次数 Times of downloads: 8

test-SameBasisNoUNoMag.out

25.09 KB, 下载次数 Times of downloads: 0

西麦西麦 发表于 Post on 2022-5-10 17:09:33
Eudaimonia 发表于 2022-5-10 09:42
我的意思是+U如果只是用于凑实验带隙(即只有算PDOS等有效),对几何优化没有影响(或者更确切一点,对你的 ...

老师,我还想请教一下优化的时候可以更换参数吗?比如我算CEL-OPT的时候用DIIS的方法,在GEO-OPT的时候再换成CG的方法,并且调整其他如cutoff alpha之类的参数?
Eudaimonia 发表于 Post on 2022-5-10 09:42:36
西麦西麦 发表于 2022-5-9 23:30
老师你好,如上述回复所说,我看很多文献上讨论Cu2O的时候都采用了DFT+U的方式,也有一些文献没有加U,但 ...

我的意思是+U如果只是用于凑实验带隙(即只有算PDOS等有效),对几何优化没有影响(或者更确切一点,对你的体系的几何优化没有较大影响)的话,可以考虑不+U使用高k点做几何优化,然后放大晶胞,再+U,不用k点算一次单点能得到PDOS结果

表面重构不一定代表不正确,可能确实会发生表面重构
Eudaimonia 发表于 Post on 2022-5-10 09:39:25
西麦西麦 发表于 2022-5-9 23:22
老师你好,我刚刚开始学这个有些地方还不是特别清楚,我看很多文献上讨论Cu2O的时候都采用了DFT+U的方式 ...

形成能只有在你们的软件、泛函、基组等等参数设定一致时才有可比性,这个差距比较大不说明任何问题

这个磁性非常非常弱,而且+U和+磁矩是两码事

+U大部分应用是凑实验带隙,你可以确定一下带隙有多大差别
西麦西麦 发表于 Post on 2022-5-9 23:31:12
输入文件已付

Cu2O-1.restart

35.64 KB, 下载次数 Times of downloads: 3

西麦西麦 发表于 Post on 2022-5-9 23:30:31
Eudaimonia 发表于 2022-5-9 13:24
印象里非磁性体系+U的比较少见,你这个是非磁性体系,建议再考虑一下要不要+U
我之前提到我不确定 ‘DFT ...

老师你好,如上述回复所说,我看很多文献上讨论Cu2O的时候都采用了DFT+U的方式,也有一些文献没有加U,但是material project上Cu2O标注了一定的磁矩(0.012 μB),所以我再计算的时候考虑了+U的方法,所以对于这个地方我的确也不是很清楚,但是现在+U的确收敛不了,不知问题在哪里,我感觉DFT+U之后明显scf很难收敛,有一些帖子也说到了这个问题,我之前用DIIS的方法是优化成功了,但是如老师所说,表面Cu重构的厉害,得到了一个不正确的结构(不好意思老师,这个传图我还没有搞清楚,没有上传图片),查阅了一些资料初步考虑是由于DIIS算法不稳定导致的,所以改回了CG方法,另外老师说的这个“如果没有改进尝试几何优化完后换大晶胞+U做一次单点能再进行分析”我没有太理解,能否请老师再指点一二,另输入文件与坐标信息已付,请老师指导,非常感谢!
西麦西麦 发表于 Post on 2022-5-9 23:22:29
jiangning198511 发表于 2022-5-9 13:06
按道理一般后d区的d轨道库伦效应应该不是很强,所以一般LDA+U 主要计算Fe Co Ni等氧化物,你说的对不上是 ...

老师你好,我刚刚开始学这个有些地方还不是特别清楚,我看很多文献上讨论Cu2O的时候都采用了DFT+U的方式,也有一些文献没有加U,但是我看material project上Cu2O也有一定的磁矩(0.012 μB),所以我再计算的时候考虑了+U的方法,我的做了一下(111)面氧空位的形成能算出来是2.2eV,但文献上看的是1.4-1.7eV,感觉差距有些大,另外对比了PDOS,不过之前那一版算的有问题我又重新算了一遍,另外就是我看Cu2O计算中用GGA或者HYBRID的泛函比较多,目前我用的是GGA的泛函,不知道这个有没有什么影响?感谢老师指导!
Eudaimonia 发表于 Post on 2022-5-9 13:24:18
西麦西麦 发表于 2022-5-9 10:57
老师你好,请问用cp2k算Cu2O体系不用加U吗?但是我之前不加U算的和之前他们用vasp算的包括一些实验结果对 ...

印象里非磁性体系+U的比较少见,你这个是非磁性体系,建议再考虑一下要不要+U
我之前提到我不确定 ‘DFT+U对几何优化结构是否有改进作用’ 可以仔细研究一下,如果没有改进尝试几何优化完后换大晶胞+U做一次单点能再进行分析

Cu可能很容易发生表面重构(依个人经验而言)

另外,输入文件和坐标文件建议用附件传,直接贴的这一大坨妨碍阅读
jiangning198511 发表于 Post on 2022-5-9 13:06:50
西麦西麦 发表于 2022-5-9 10:57
老师你好,请问用cp2k算Cu2O体系不用加U吗?但是我之前不加U算的和之前他们用vasp算的包括一些实验结果对 ...

按道理一般后d区的d轨道库伦效应应该不是很强,所以一般LDA+U 主要计算Fe Co Ni等氧化物,你说的对不上是指那些结果对不上 差距多大?
西麦西麦 发表于 Post on 2022-5-9 10:57:49
jiangning198511 发表于 2022-5-9 10:46
看错输入文件了 你这个体系可以考虑小胞加K点,对Cu体系而已 一般不用+U计算

老师你好,请问用cp2k算Cu2O体系不用加U吗?但是我之前不加U算的和之前他们用vasp算的包括一些实验结果对不上啊?另外不用考虑d轨道的强库伦作用和对磁性的影响吗?

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