用CP2K对MgO(001)表面结构优化时，能量振荡怎么解决？

THY · 发表于 Post on 2025-5-31 16:40:56

本帖最后由 THY 于 2025-5-31 19:20 编辑

各位老师，本人在使用CP2K计算MgO(001)面时候（一共四层，固定下面两层）发现每一轮SCF速度很快，但是体系的总能量一直处于震荡的过程

本人按照sob老师的CP2K中遇到SCF难收敛时的解决方法 - 第一性原理 (First Principle) - 计算化学公社里面的讲解，尝试了对角化，OT，并改变里面的参数

另外，因为MgO是绝缘体，不需要用Smearing，但也尝试用过，发现怎么样都不行，请问现在该如何解决？

而且我通过每一轮的xyz文件，发现其实表面未固定的两层原子的位置，一直在变动，这是啥原因呢？感觉不收敛的主要原因是这里出现了问题，但是实际来说，即使表面原子有轻微的变动，也不应该这么大呀？

以下是MgO(001)的相关附件
请各位老师查看

MgO-001.cif (8.83 KB, 下载次数 Times of downloads: 5)

MgO-001.inp (10.84 KB, 下载次数 Times of downloads: 10)

MgO-001.out (114.94 KB, 下载次数 Times of downloads: 5)

MgO-001-pos-1.xyz (163.46 KB, 下载次数 Times of downloads: 4)

将cutoff改为1200后：

MgO-1200.inp (11.21 KB, 下载次数 Times of downloads: 4)

MgO-1200.out (106.11 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)

Uus/pMeC6H4-/キ · 发表于 Post on 2025-5-31 17:12:53

Mg是典型的在DZVP-MOLOPT-SR-GTH基组/GTH-PBE赝势/GPW组合下对截断能要求极高的元素，现在CUTOFF才400 Ry、SCF收敛限才1.0E-6，这些原子的能量和受力都计算不够准，几何优化自然变形明显、难以收敛。按https://www.cp2k.org/faq:cutoff的标准，Mg需要高达1200 Ry的截断能。如果不想提高截断能那么多，得换用要求更低的GAPW结合全电子基组做计算。

THY · 发表于 Post on 2025-5-31 19:19:11

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-5-31 17:12
Mg是典型的在DZVP-MOLOPT-SR-GTH基组/GTH-PBE赝势/GPW组合下对截断能要求极高的元素，现在CUTOFF才400 Ry、 ...

老师您好，根据您的建议，我将cutoff改为1200以后，体系的能量依然在震荡，我将文件更新在1楼中

ljh123 · 发表于 Post on 2025-5-31 20:00:51

是文件没上传全吗。看起来结构优化只跑了20步啊，这看不出什么趋势。表面结构优化很慢的，跑个几百步看看。还有可以尝试降低TRUST_RADIUS

THY · 发表于 Post on 2025-5-31 20:08:35

ljh123 发表于 2025-5-31 20:00
是文件没上传全吗。看起来结构优化只跑了20步啊，这看不出什么趋势。表面结构优化很慢的，跑个几百步看看。 ...

老师，不是没上传全，是前20步是震荡趋势的话，后面可能就没必要算了，对于普通晶体表面结构的优化，一般好像100步以内，肯定是优化完成的，而且能量也肯定是逐渐递减的

ljh123 · 发表于 Post on 2025-5-31 22:33:03

本帖最后由 ljh123 于 2025-5-31 22:35 编辑

THY 发表于 2025-5-31 20:08
老师，不是没上传全，是前20步是震荡趋势的话，后面可能就没必要算了，对于普通晶体表面结构的优化，一般 ...

首先我不是老师哈。我建议把置信半径减小，比如到0.05试试。对角化和OT之类的参数主要是针对SCF计算的。目前来看应该去调一下结构优化部分的参数。
并且建议增加下结构优化步数。初始结构不太好的话，20步还在震荡还是有可能的。

kaikai · 发表于 Post on 2025-6-1 09:04:55

开OT计算一下试一试

sobereva · 发表于 Post on 2025-6-1 09:12:57

优先考虑北京科音CP2K第一性原理计算培训班（http://www.keinsci.com/KFP）幻灯片里说的这两条：

另外，别就光看前面20步。起码跑好几十步若没收敛的苗头到时候再说

THY · 发表于 Post on 2025-6-1 15:07:53

本帖最后由 THY 于 2025-6-1 15:13 编辑

sobereva 发表于 2025-6-1 09:12
优先考虑北京科音CP2K第一性原理计算培训班（http://www.keinsci.com/KFP）幻灯片里说的这两条：

谢谢老师，我试一下

THY · 发表于 Post on 2025-6-1 15:08:04

kaikai 发表于 2025-6-1 09:04
开OT计算一下试一试

试过了，也还是不行

THY · 发表于 Post on 2025-6-1 15:08:46

ljh123 发表于 2025-5-31 22:33
首先我不是老师哈。我建议把置信半径减小，比如到0.05试试。对角化和OT之类的参数主要是针对SCF计算的。 ...

置信半径改成了0.05还是不行，真头疼啊

ljh123 · 发表于 Post on 2025-6-1 15:21:45

本帖最后由 ljh123 于 2025-6-1 15:27 编辑

THY 发表于 2025-6-1 15:08
置信半径改成了0.05还是不行，真头疼啊

要不改用VASP吧。VASP确实会更稳健些
另外其实你对结构优化不收敛做的尝试是比较少的，还没到放弃的时候。你之前尝试的OT、对角化、smearing等等，都是针对SCF不收敛做的。结构优化不收敛就去尝试不同的步长、最优化方法。

而且，对于自己没做过的材料，还是表面体系。看你的cif文件也是从数据库下载过来直接切的。这种初始结构，再加上用的是CP2K，是我的话我会先算个100步至少，再看看趋势

THY · 发表于 Post on 2025-6-1 15:32:53

sobereva 发表于 2025-6-1 09:12
优先考虑北京科音CP2K第一性原理计算培训班（http://www.keinsci.com/KFP）幻灯片里说的这两条：

谢谢老师

THY · 发表于 Post on 2025-6-1 15:33:31

ljh123 发表于 2025-6-1 15:21
要不改用VASP吧。VASP确实会更稳健些
另外其实你对结构优化不收敛做的尝试是比较少的，还没到放弃的时候 ...

明白了，谢谢老师，我再尝试尝试

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