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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » Vasp&MedeA » 结构优化是否要DFT+U
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学渣进行中

新虫 (小有名气)

[求助] 结构优化是否要DFT+U已有2人参与

在关于一个含Fe的三维晶体用VASP计算中，考虑DFT+U，那是在结构优化中就加吗？还是算能带和太密度时再加？计算弹性常数是否+U?U对弹性常数有影响吗？U来自于文献
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1楼2022-11-28 23:18:14
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wangyikeco

木虫 (正式写手)

newbie

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
结构优化不要DFT+U, the structure optimization is based on the equation of motion or Newtonian/modular dynamics. Classical mechanics is more than enough.
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2楼2022-11-30 01:33:57
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卡开发发

专家顾问 (著名写手)

Ab Initio Amateur
引用回帖:
5楼: Originally posted by 学渣进行中 at 2022-12-10 11:47:45
好的，谢谢
...

弹性常数可能有影响，不要说弹性常数，是否进行DFT+U对晶胞常数都可能会造成影响。
你可以参考LDAUTYPE=2方法作者Dudarev的文章10.1103/PhysRevB.57.1505。
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6楼2023-01-05 13:33:51
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卡开发发

专家顾问 (著名写手)

Ab Initio Amateur
引用回帖:
10楼: Originally posted by wangyikeco at 2023-01-11 05:18:04
10.1103/PhysRevB.57.1505文章发表于1998年，有时代局限性，他用的是LDA (Local Density Approximation)，不是更好GGA (Generalized Gradient Approximation) functionals (like PBE)的。

对于金属或合金，用GG ...

1、LDA确实有其时代局限性，因为不考虑梯度修正从而导致overbinding的问题，GGA核心来说是对这个问题的修正。如果仅考虑势能面形状相关的问题，包括导数相关的性质，比如声子或者模量，确实会有改善。但是，overbinding的改善之外，交换-关联泛函的考量程度还包括自作用偏差，不管是LDA或是GGA甚至是后续的metaGGA，这一点迄今仍然可能是缺陷。我印象当中应该也有相关的benchmark有表现出GGA对一些吸附问题仍然有很大的偏差，对于金属（d、f族）及其氧化物中的局域磁矩可能会低估，以及窄带绝缘体的gap问题。

2、DFT+U可以视作为自作用修正（SIC）的方式之一，这一点在M Cococcioni（比如05年的PRL）以及A, Zunger一些文章都有提到。从广义Koopmans定理可衍生出线性响应方法和cRPA来获取U值的方案，这个过程不见得不同化学环境中的同种原子就被一视同仁的处理，类似方法比较成熟，还有没有更好的方案正在发展也拭目以待。当然，这两种方案也只是给U做合理使用（不凑数）的一种方式。因此金属或合金到底是不是GGA就足够了，要看讨论的问题而定。

3、DFT+GW或DFT+DMFT确实很好，但也很贵。另外一般的DMFT可能当中的U还是要通过类似上述方式确定的（本质上还是Hubbard模型），以及GW可能会用G0W0或者GW0，对初始波函数或密度的选取一定程度也有依赖。

4、U近些年在一些文献的使用确实有凑数的可能性，我们不做过多评价。如同我在9楼所说，DFT+U有诸多的局限性和任意性，除此之外，上述LDA、GGA或是mGGA等半局域泛函本身构造也没考虑DFT+U下去拟合参数，是否引入DFT+U而在double counting中消除不了，这样的问题也很难说。之所以这么做还是杂化泛函或者GW的代价还是非常昂贵，只能做一些妥协。

5、说回LZ的问题，LZ的问题应该是两个层次：
（1）到底弹性常数要不要加，我的评价是，加了有改善的可能性。那么会不会更差，也有可能，9楼也对这个事情简单阐述了一下。
（2）加了对弹性常数有没有影响，这是我上面一直在强调的，因为Hamiltonian都改变了，这样一来势能面的极小点位置已经能量及其导数值都可能被改变，我也拿出文献做例子，逻辑上说与LDA或者GGA甚至mGGA也没关系。主要是对“计算弹性常数不要U, U对弹性常数没有影响”这句话无法认同。
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11楼2023-01-11 11:06:44
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wangyikeco

木虫 (正式写手)

newbie

【答案】应助回帖

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6楼: Originally posted by 卡开发发 at 2023-01-05 13:33:51
弹性常数可能有影响，不要说弹性常数，是否进行DFT+U对晶胞常数都可能会造成影响。
你可以参考LDAUTYPE=2方法作者Dudarev的文章10.1103/PhysRevB.57.1505。...

10.1103/PhysRevB.57.1505文章发表于1998年，有时代局限性，他用的是LDA (Local Density Approximation)，不是更好GGA (Generalized Gradient Approximation) functionals (like PBE)的。

对于金属或合金，用GGA不加U也够了, 甚至更好。
LDA+U本来就是个很粗的近似，对不同价态的原子一视同仁，只明显是不对的。
DFT+U的现状基本上是拼凑数据, 其实建议楼主两种算法都试一试，哪个结果更接近实验数据就用哪个

BTW, 算绝缘体比较好的方法是用DFT+GW(计算量大)和DFT+DMFT。
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10楼2023-01-11 05:18:04
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wangyikeco

木虫 (正式写手)

newbie

【答案】应助回帖

算Band Structure和DOS时再加 LDA+U or GGA+U.
计算弹性常数不要U, U对弹性常数没有影响
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3楼2022-12-01 02:13:54
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学渣进行中

新虫 (小有名气)
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2楼: Originally posted by wangyikeco at 2022-11-30 01:33:57
结构优化不要DFT+U, the structure optimization is based on the equation of motion or Newtonian/modular dynamics. Classical mechanics is more than enough.

好的，谢谢

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4楼2022-12-10 11:47:31
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学渣进行中

新虫 (小有名气)
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3楼: Originally posted by wangyikeco at 2022-12-01 02:13:54
算Band Structure和DOS时再加 LDA+U or GGA+U.
计算弹性常数不要U, U对弹性常数没有影响

好的，谢谢

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5楼2022-12-10 11:47:45
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rlafite

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

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6楼: Originally posted by 卡开发发 at 2023-01-05 13:33:51
弹性常数可能有影响，不要说弹性常数，是否进行DFT+U对晶胞常数都可能会造成影响。
你可以参考LDAUTYPE=2方法作者Dudarev的文章10.1103/PhysRevB.57.1505。...

U的数量级通常为,零点几个eV，而对称性等约束达几十个eV(甚至好几百eV), 加U通常也只导致百分之零点几的误差，晶胞常数优化本来就是很粗糙的过程, 所以DFT+U对晶胞常数进行优化毫无意义。
如果机时用不掉可以加着玩
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7楼2023-01-06 02:01:58
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卡开发发

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Ab Initio Amateur
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7楼: Originally posted by rlafite at 2023-01-06 02:01:58
U的数量级通常为,零点几个eV，而对称性等约束达几十个eV(甚至好几百eV), 加U通常也只导致百分之零点几的误差，晶胞常数优化本来就是很粗糙的过程, 所以DFT+U对晶胞常数进行优化毫无意义。
如果机时用不掉可以加着 ...

LZ问的是弹性模量的问题，从10.1103/PhysRevB.57.1505来说，DFT+U对弹性模量不止有影响，影响还不小，可不是百分之0.几的误差。正常来说，晶胞常数的优化可不是一个很粗糙的过程，尤其是模量、声子谱等可能还会更敏感。也许对于高通量的计算可以适当放宽条件，但是不表示一般的计算能够随意进行。

另外，如果按照0.几eV能量不重要，那么不同的交换关联泛函对相对能量影响都可能不超过这个范围，甚至基函数尺寸、k点测试都不重要，但实际情况显然不是这样，不过不慎重对待很可能得到一个不可靠的结果。
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8楼2023-01-06 06:32:17
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卡开发发

专家顾问 (著名写手)

Ab Initio Amateur
这里额外做一些说法上的补充，并不是说DFT+U一定能保证正向改善结果，而是说，因为DFT+U改变了Hamilton，会影响到能量和核坐标的关系。U是个环境依赖的参数，如何合理设置大有讲究，尤其对于化学反应的过程，如何合理设置，迄今仍然是有学术争议的。除了U值本身有任意性，局域投影态、重复计入修正的方案也都不是唯一的。
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9楼2023-01-09 11:17:21
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