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[CP2K] 关于晶体不同层数对几何优化收敛的影响

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各位老师,本人使用CP2K对AlN晶体进行几何优化,发现随着AlN层数的增加,几何优化变得十分困难。


本人一共研究了4x4超胞下,单层,两层,三层,四层,四种结构的AlN,发现当层数小于等于两层,十分容易收敛,但是大于两层以后难以收敛,每轮SCF迭代次数基本都超过128了,

本人考虑过k点,diag,OT,smearing,固定层数,使用GC优化,等方法,并按照sob老师博文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说法都尝试进行解决

但是最终都无法解决,并且发现结构收敛与否好像只 与 层数有,但是本人想模拟晶体表面结构,所以层数需要在3~4层左右,请问该如何解决。


附上四种层数的cif文件,以及单层和三层的inp文件和out文件,单层的很容易收敛,但是三层的基本每轮SCF迭代次数基本都超过128,但是最终还是收敛了,不知道这种收敛靠不靠谱?

1layer-AlN.cif (4.63 KB, 下载次数 Times of downloads: 2)
2layer-AlN.cif (8.91 KB, 下载次数 Times of downloads: 1)
3layer-AlN.cif (13.19 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)
4layer-AlN.cif (17.47 KB, 下载次数 Times of downloads: 2)
1layer-AlN.inp (5.52 KB, 下载次数 Times of downloads: 1)
1layer-AlN.out (52 KB, 下载次数 Times of downloads: 1)
3layer-AlN.inp (9.38 KB, 下载次数 Times of downloads: 2)
3layer-AlN.out (125.75 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)



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发表于 Post on 2025-6-20 21:06:37 | 只看该作者 Only view this author
是否做了结构弛豫?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-6-21 15:54:43 | 只看该作者 Only view this author
get-it 发表于 2025-6-20 21:06
是否做了结构弛豫?

老师,除了单层没有做,2-3层结构的都是固定底层,开放表面一层

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发表于 Post on 2025-6-22 07:05:29 | 只看该作者 Only view this author
当前结果没有问题
几何优化初期就是容易SCF难收敛,北京科音CP2K第一性原理计算培训班(http://www.keinsci.com/KFP)这页幻灯片也强调了:

北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
欢迎加入北京科音微信公众号获取北京科音培训的最新消息,并避免错过网上有价值的计算化学文章!
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思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(十分强大、极为流行的量子化学波函数分析程序)
Google Scholar:https://scholar.google.com/citations?user=tiKE0qkAAAAJ
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-6-22 14:49:37 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-6-22 07:05
当前结果没有问题
几何优化初期就是容易SCF难收敛,北京科音CP2K第一性原理计算培训班(http://www.keinsc ...

sob老师,您好,像这种每轮SCF迭代次数都超过128次,导致最后out文件有很多个不收敛的Warning,但最后四个收敛标准都达到YES了,这种结果能接受吗?(例如1楼中的"3layer-AlN.out")还是说应该在inp文件里面上调整迭代次数?

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发表于 Post on 2025-6-22 23:36:41 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 get-it 于 2025-6-23 00:03 编辑
THY 发表于 2025-6-21 15:54
老师,除了单层没有做,2-3层结构的都是固定底层,开放表面一层

有文章计算过,纤锌矿AlN的层数比较少时,类似于石墨的纯平结构会更稳定。所以你固定底层很可能就没法让结构弛豫收敛。建议放开所有原子的限制,也放开晶格限制,作cell optimization.

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发表于 Post on 2025-6-23 04:59:55 | 只看该作者 Only view this author
THY 发表于 2025-6-22 14:49
sob老师,您好,像这种每轮SCF迭代次数都超过128次,导致最后out文件有很多个不收敛的Warning,但最后四 ...

优化到后期,优化的每一步的SCF最终都收敛了,没什么问题
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-6-23 09:27:33 | 只看该作者 Only view this author
get-it 发表于 2025-6-22 23:36
有文章计算过,纤锌矿AlN的层数比较少时,类似于石墨的纯平结构会更稳定。所以你固定底层很可能就没法让 ...

谢谢老师,我试一下

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-6-23 09:27:58 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-6-23 04:59
优化到后期,优化的每一步的SCF最终都收敛了,没什么问题

谢谢老师

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发表于 Post on 2025-7-1 11:25:14 | 只看该作者 Only view this author
THY 发表于 2025-6-22 14:49
sob老师,您好,像这种每轮SCF迭代次数都超过128次,导致最后out文件有很多个不收敛的Warning,但最后四 ...

你好,请问在.out文件中最后的哪里查看四个收敛标准是YES还是NO哦
Good good learning, day day up!

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