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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 » MS » 【重点讨论】Castep中的Empty Band的用处和设置？（参与讨论就有机会赢取大礼包！）
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guifan

木虫 (著名写手)

[交流] 【重点讨论】Castep中的Empty Band的用处和设置？（参与讨论就有机会赢取大礼包！） 已有14人参与

在Castep中，有两处地方出现了Empty Band的设置：
1， Electronic/SCF
2， Properties/Band structure
不知各位虫友有没有注意到这两处参数的设置，特别是前一项可能涉及到比较深入的理论基础！
后一项的意义是：Band Structure中的Empty Band使用SCF中计算得到的Hamilton数据对能带进行填充。这时候单纯从能带理论出发，价带表明填充了电子的能带，而空带则表明未填充电子的能带。这时候设置Empty Band，则表明需要在Fermi面以上增加空带数。
对前一项的意义，在此希望发挥集体的智慧，请各位虫友一起来讨论一下！

[ Last edited by wuli8 on 2009-12-23 at 13:02 ]
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1楼 2009-12-20 15:07:54
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
wuli8(金币+5,VIP+0):十分感谢！！！！！ 12-22 09:39
aylayl08(金币+2,VIP+0):谢谢解答，很受启发 12-22 10:20
wuli8(金币+10,VIP+0):重点讨论帖的大礼包！(*^__^*) …… 12-23 12:58
引用回帖:
Originally posted by Bronco101 at 2009-12-21 13:56:
= = 下面用我们在算的一个体系为例子说明一下，有不正确的，还要请各位专家斧正。
如果我计算的体系分子式可以写成：W3C3，大家都知道C：2s22p2 W:4s24p45d66s2
对于C原子来说，其外层电子轨道简并数为：1(s)+3 ...

我的理解也不一定正确，但我认为这里边的empty band和基组是没有关系的，因为平面波基组主要是取决于计算时所设置截断能。我认为这里的empty band可以看成是scf计算时额外考虑的n条能带。
比如某个体系，根据体系电子总数，电子应该占据到第N条能带。那么对于绝缘体，计算时认为能量最低的N条能带被占据就可以了，而第N+1条是空的。计算不会出现问题。
而对于金属，电子占据则比较复杂，尤其是在scf自洽的过程中。比如我们设置计算了4条空带，那么可能出现这种情况：某个k点的电子能量较低，甚至连第N+4条能带也是被占据的，就是说：此时在这个k点没有空带，因而castep无法确定在这个k点第N+5条能带是否需要被占据，因此提示你：There are no empty bands for at least one kpoint and spin; this may slow the convergence and/or lead to an inaccurate ground state。
这个情况有可能是自洽过程中偶然出现的，可能随着自恰的进行，这个k点上的电子找到了能量更低的位置，转移到别的k点上，那么这个k点上就又出现了空带，这个提示就会消失，不会影响之后的结果。但如果这个问题保持存在，则会造成错误。因此有：If this warning persists, you should consider increasing nextra_bands and/or reducing smearing_width in the param file

[ Last edited by acridine on 2009-12-21 at 23:14 ]
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12楼2009-12-21 23:06:13
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
ice_rain(金币+1,VIP+0):谢谢交流 12-23 12:49
wuli8(金币+9,VIP+0):重点讨论帖的大礼包！(*^__^*) …… 12-23 13:00
这个答复靠谱吗？
第一段感觉有点故弄玄虚的意思，但和问题没什么直接联系吧，只是陈述了一个事实（俺不是学物理出身，所以不确定）。
第二段更差了，感觉只是在敷衍
“每一个能带可容纳的电子数为2N3”，“有更多的电子需要往上面的能带填充” =>???“这也就是SCF设置中Empty Band的来源”
呵呵，谁能看出第三句和前两句之间的联系呢？
从这个回复来看，还是不要太迷信创腾公司的科研团队了，毕竟只是软件代理商，不是软件开发人员
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27楼2009-12-23 00:21:42
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acridine

木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
创腾的同志们是怎么回答的呢？希望不要象26楼转述的那样

其实我觉得xirainbow在楼里给出的解释已经很清楚了（比如30楼中的详细说明），也证实了我所写的那些个人理解(见12楼)基本是正确的
一个小小的差别是，xirainbow的解释是基于pwscf，里面相应的参数是nbnd，其含义是：number of electronic states (bands) to be calculated，默认值为for an insulator, nbnd = number of valence bands (nbnd=nelec/2); for a metal, 20% more (minimum 4 more)
而在castep中这个值应该是空带数目，即相当于pwscf中的（nbnd）－（number of valence bands），所以for an insulator，值可以是0，for a metal，默认值好像也是20%和4
总之这个参数就是决定scf的时候要计算几条能带，选得多了，浪费时间；选得少了，一些应该被占据的态反而没有被计算，可能导致错误的结果（详见12楼的解释）
bless


[ Last edited by acridine on 2010-5-22 at 00:39 ]
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39楼2010-05-22 00:34:08
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
zzy870720z(金币+3):鼓励分享自己的经验，谢谢 2010-05-23 09:55:44
引用回帖:
Originally posted by guifan at 2010-05-22 07:54:04:

我想说一下，这个解释是不对的

哦，那还真得听听创藤的解释了，希望快点介绍
不过你提到金属离域性强和smearing，不知道是什么意思。这个顶多可以看成我们为啥要设置nband，而不是nband的物理意义。至于smearing，我的理解是smearing是这个含义的，它让fermi能级之上的band也有一定的占据几率，这样做是为了在Ef处有简并时的收敛。
如果按照我的理解，nband也是出于这个原因才引入的，基本思想就是由于金属在Ef处是电子态是比较复杂的，因此为了能处理得好，就多考虑几条能带吧，这就是使用empty band的原因了，而如果这些band 仅仅被计算却不被占据，也不改变能量scf过程啊，那么就smearing吧。所以这两个参数的增加都是可以有利于加速收敛的，但却有个小矛盾的地方，那就是smearing的增加使原本的empty band被占据了，所以在empty band不足时才会提示考虑增加empty band或减小smearing
个人理解，期待您带来更新的解释
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42楼2010-05-22 21:52:33
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