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[CP2K] NdFeO3晶体的单点计算SCF不收敛

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本帖最后由 nusiew 于 2022-10-5 14:25 编辑

大家好,我利用cp2k做NdFeO3晶体的单点计算,设置了UKS+Smear+MAGNETIZATION,发现SCF不收敛,将&MIXING中的alpha在0.01~0.6之间的取值都尝试了,发现仍不能收敛,也尝试对Fe取不同的MAGNETIZATION,发现也不行。Materials Project上显示的NdFeO3的磁矩为1.000 μB,磁序为铁磁性FM,我将Fe的MAGNETIZATION都取为4,或者按所处的环境将Fe分为两类,分别取为3和4(也取过1和2),发现仍不行。现在不知道怎么修改参数了,请大家多多指导!谢谢大家。




  1. #Generated by Multiwfn
  2. &GLOBAL
  3.   PROJECT NdFeO3
  4.   PRINT_LEVEL MEDIUM
  5.   RUN_TYPE ENERGY
  6. &END GLOBAL

  7. &FORCE_EVAL
  8.   METHOD Quickstep
  9.   &SUBSYS
  10.     &TOPOLOGY
  11.       MULTIPLE_UNIT_CELL  2  2  1
  12.     &END TOPOLOGY
  13.     &CELL
  14.       A     5.45320000     0.00000000     0.00000000
  15.       B     0.00000000     5.58900000     0.00000000
  16.       C     0.00000000     0.00000000     7.76770000
  17.       MULTIPLE_UNIT_CELL  2  2  1
  18.       PERIODIC XYZ #Direction of applied PBC (geometry aspect)
  19.     &END CELL
  20.     &COORD
  21.       Nd       5.39485076    0.27274320    1.94192500
  22.       Fe_1       5.45320000    2.79450000    0.00000000
  23.       O        0.47770032    2.65980510    1.94192500
  24.       O        3.84559664    1.64093040    0.35886774
  25.       Nd       2.78494924    3.06724320    1.94192500
  26.       Fe       2.72660000    0.00000000    0.00000000
  27.       O        2.24889968    5.45430510    1.94192500
  28.       O        4.33420336    4.43543040    0.35886774
  29.       Fe       5.45320000    2.79450000    3.88385000
  30.       O        3.84559664    1.64093040    3.52498226
  31.       Nd       2.66825076    2.52175680    5.82577500
  32.       Fe_1       2.72660000    0.00000000    3.88385000
  33.       O        3.20430032    0.13469490    5.82577500
  34.       O        1.11899664    1.15356960    4.24271774
  35.       Nd       0.05834924    5.31625680    5.82577500
  36.       O        4.97549968    2.92919490    5.82577500
  37.       O        1.60760336    3.94806960    7.40883226
  38.       O        1.11899664    1.15356960    7.40883226
  39.       O        1.60760336    3.94806960    4.24271774
  40.       O        4.33420336    4.43543040    3.52498226
  41.     &END COORD
  42.     &KIND O   
  43.       ELEMENT O
  44.       BASIS_SET DZVP-MOLOPT-SR-GTH-q6
  45.       POTENTIAL GTH-PBE
  46.       # MAGNETIZATION  0.6
  47.     &END KIND
  48.     &KIND Fe_1   
  49.       ELEMENT Fe
  50.       BASIS_SET DZVP-MOLOPT-SR-GTH-q16
  51.       POTENTIAL GTH-PBE
  52.       #&DFT_PLUS_U T
  53.       #  L 2 #Quantum number of angular momentum the atomic orbitals to +U. 2=d, 3=f
  54.       #  U_MINUS_J [eV] 4.0 #Effective on-site Coulomb interaction parameter U(eff) = U - J
  55.       #&END DFT_PLUS_U
  56.       MAGNETIZATION  3.0
  57.     &END KIND
  58.     &KIND Fe   
  59.       ELEMENT Fe
  60.       BASIS_SET DZVP-MOLOPT-SR-GTH-q16
  61.       POTENTIAL GTH-PBE
  62.       #&DFT_PLUS_U T
  63.       #  L 2 #Quantum number of angular momentum the atomic orbitals to +U. 2=d, 3=f
  64.       #  U_MINUS_J [eV] 4.0 #Effective on-site Coulomb interaction parameter U(eff) = U - J
  65.       #&END DFT_PLUS_U
  66.       MAGNETIZATION  4.0
  67.     &END KIND
  68.     &KIND Nd   
  69.       ELEMENT Nd
  70.       BASIS_SET DZVP-MOLOPT-SR-GTH-q14
  71.       POTENTIAL GTH-PBE
  72.       #&DFT_PLUS_U T
  73.       #  L 2 #Quantum number of angular momentum the atomic orbitals to +U. 2=d, 3=f
  74.       #  U_MINUS_J [eV] 1e-20 #Effective on-site Coulomb interaction parameter U(eff) = U - J
  75.       #&END DFT_PLUS_U
  76.       # MAGNETIZATION  0.6
  77.     &END KIND
  78.   &END SUBSYS

  79.   &DFT
  80. #    BASIS_SET_FILE_NAME BASIS_MOLOPT
  81.     BASIS_SET_FILE_NAME BASIS_MOLOPT_UCL
  82. #    POTENTIAL_FILE_NAME GTH_POTENTIALS
  83.     BASIS_SET_FILE_NAME  BASIS_MOLOPT
  84.     POTENTIAL_FILE_NAME  POTENTIAL
  85. #   WFN_RESTART_FILE_NAME NdFeO3-RESTART.wfn
  86.     CHARGE    0 #Net charge
  87.     # MULTIPLICITY   25 #Spin multiplicity
  88.     UKS
  89.     #RELAX_MULTIPLICITY 0.1
  90.     # PLUS_U_METHOD MULLIKEN #The method used in DFT+U. Can also be Lowdin
  91.     &QS
  92.       EPS_DEFAULT 1E-10 #This is default. Set all EPS_xxx to values such that the energy will be correct up to this value
  93.     &END QS
  94.     &POISSON
  95.       PERIODIC XYZ #Direction(s) of PBC for calculating electrostatics
  96.       PSOLVER PERIODIC #The way to solve Poisson equation
  97.     &END POISSON
  98.     &XC
  99.       &XC_FUNCTIONAL PBE
  100.       &END XC_FUNCTIONAL
  101.       &VDW_POTENTIAL
  102.         POTENTIAL_TYPE PAIR_POTENTIAL
  103.         &PAIR_POTENTIAL
  104.           PARAMETER_FILE_NAME dftd3.dat
  105.           TYPE DFTD3
  106.           REFERENCE_FUNCTIONAL PBE
  107.         &END PAIR_POTENTIAL
  108.       &END VDW_POTENTIAL
  109.     &END XC
  110.     &MGRID
  111.       CUTOFF 350
  112.       REL_CUTOFF 50
  113.     &END MGRID
  114.     &SCF
  115.       MAX_SCF 128
  116.       EPS_SCF 5.0E-06 #Convergence threshold of density matrix during SCF
  117. #     SCF_GUESS RESTART #Use wavefunction from WFN_RESTART_FILE_NAME file as initial guess
  118.       &DIAGONALIZATION
  119.         ALGORITHM STANDARD #Algorithm for diagonalization. DAVIDSON is faster for large systems
  120.       &END DIAGONALIZATION
  121.       &MIXING #How to mix old and new density matrices
  122.         METHOD BROYDEN_MIXING #PULAY_MIXING is also a good alternative
  123.         ALPHA 0.1 #Default. Mixing 40% of new density matrix with the old one
  124.         NBROYDEN 8 #Default is 4. Number of previous steps stored for the actual mixing scheme
  125.       &END MIXING
  126.       &SMEAR
  127.         METHOD FERMI_DIRAC
  128.         ELECTRONIC_TEMPERATURE 300 #Electronic temperature of Fermi-Dirac smearing in K
  129.       &END SMEAR
  130.       ADDED_MOS   300   300 #Number of virtual MOs to solve for alpha and beta spins
  131.     &END SCF
  132.     &PRINT
  133.       &DOS
  134.       &END DOS
  135.       &PDOS
  136.           NLUMO -1
  137.           COMPONENTS
  138.       &END PDOS   
  139.       &MO_MOLDEN #Exporting .molden file containing wavefunction information
  140.         NDIGITS 9 #Output orbital coefficients if absolute value is larger than 1E-9
  141.         GTO_KIND SPHERICAL #Spherical-harmonic type of basis functions
  142.       &END MO_MOLDEN
  143.       &ELF_CUBE
  144.         STRIDE 1 #Stride of exported cube file
  145.       &END ELF_CUBE
  146.       &MULLIKEN
  147.         PRINT_ALL F #If T, then printing full net AO and overlap population matrix
  148.       &END MULLIKEN
  149.       &MOMENTS
  150.         PERIODIC T #Use Berry phase formula (T) or simple operator (F), the latter normally applies to isolated systems
  151.       &END MOMENTS
  152.     &END PRINT
  153.   &END DFT
  154. &END FORCE_EVAL
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NdFeO3.inp

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两个对易的厄米算子可以有共同本征函数集

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发表于 Post on 2022-10-5 18:55:47 | 只看该作者 Only view this author
超胞用得太小,各个方向建议>=15埃
如果不打算+U或OT,用原胞结合k点计算划算得多
也可以尝试OT
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-5 22:39:43 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-10-5 18:55
超胞用得太小,各个方向建议>=15埃
如果不打算+U或OT,用原胞结合k点计算划算得多
也可以尝试OT

谢谢卢老师的指导。采用3*3*3的超胞仍然不能够使得SCF收敛,由于想要计算该晶体的PDOS,所以要+U且只能扩胞。由于现在还是不能够收敛,请问卢老师还能如何改进?
两个对易的厄米算子可以有共同本征函数集

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