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forkn

银虫 (小有名气)

[交流] 【求助】如何解决自旋极化计算时的难以收敛问题? 已有9人参与

小弟想用castep计算两种异质界面(Fe/Ni)结合的电子结构和能量学信息,
构建模型的过程如下:
1 .导入程序自带的Fe的晶胞,几何优化,切出(100)面,构建真空层后几何优化,得出Fe(100)的构型。晶胞参数a=b=2.775埃
2 .导入程序自带的Ni的晶胞,几何优化,切出(100)面,构建真空层后几何优化,得出Ni(100)的构型。晶胞参数c=d=2.513埃
3. 根据优化后的Ni(100)为底,向真空层添加Fe原子,界面间距选择为优化后的两种结构的层间距的平均值。Fe的层间距采用步骤1的数据。以此搭建Fe(100)/Ni(100)结构,晶胞边距选择为(a+c)/2,入下图:

     现在的问题是:
     (1)以上的几何优化都是在加spin polarized下进行的,对这个自己建的结构加自旋极化(自旋设为low和hight都试过)进行几何优化时,一直不收敛,我已经尝试了增加energy cut off (350ev), 增加k point set (7*7*2),empty bonds, 降低SCF 精度,降低smearing等,都不收敛,总是提示:
*Warning* max. SCF cycles performed but system has not reached the groundstate.
Warning: electronic minimisation did not converge when finding ground state
收敛曲线:

能量曲线:

   (2)我计算过不加自旋的优化,很容易收敛,energy cut off (300ev), k point set (3*3*2),就可以收敛。但这样的结构不可信的,本来就是磁性体系,况且加自旋极化计算的能量都比不加的低。

      是不是我的初始结构不太合理啊?或是计算参数的问题?希望大家帮帮忙吧,最好能结合我的情况给些加速收敛具体的措施。急等!
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forkn

银虫 (小有名气)

★ ★
cenwanglai(金币+2):谢谢参与讨论! 2010-06-06 15:07:57
引用回帖:
Originally posted by 163.com at 2010-06-05 06:29:45:

第一性原理计算指出,加不加自旋对对体系的结构变化不大。

是这样吗?我之前算过一些结构,好像加自旋和不加好像结构差的还不小呢。最外层的原子向真空层弛豫相差了0.4埃左右呢。
山阻石拦,大江毕竟东流去;雪辱霜欺,梅花依旧向阳开!
5楼2010-06-06 11:48:59
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acridine

木虫 (正式写手)

★ ★ ★
zzy870720z(金币+3):谢谢指导,很不错的注意,学习了 2010-06-05 08:32:23
forkn(金币+6):谢谢你的建议,我试试看 2010-06-06 10:53:22
你提到的energy cut off , k point set等参数,确实可以影响收敛,但他们最主要还是影响电子scf的收敛。从你的优化过程看,已经走了20多步了,所以说scf自洽的收敛情况还是相当漂亮的,这些参数的设置上不会有太大的问题。那么问题就应该是来自结构的优化上。
其实俺一看到真空层+优化晶格就很晕,个人认为最好不要这么干。这就是相当于对电脑“下套”,电脑又不象我们这么聪明,它也不知道啥叫真空层,它会费力不讨好的不停优化c轴长度,而你应该根本就不关心这个方向的晶格长度吧?所以最好不要优化,也许不优化能很快收敛呢!
另外如果非极化计算很容易收敛,那么以非极化优化出来的结构作为初结构,再进一步的使用自旋极化来优化,也许是个不错的主意。

另外你模型的原子层数可能太小了,模型的意义可能是个问题,但这和你问的问题没有什么关系,属于题外话了。
2楼2010-06-05 00:19:47
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163.com

金虫 (著名写手)

实习版主


zzy870720z(金币+1):谢谢参与,最好能拿出证据再说,你做过的测试? 2010-06-05 08:33:36
forkn(金币+3):谢谢交流 2010-06-06 11:32:43
你的体系不收敛是体系结构引起的,你的参数设置这样没有很大不妥,没问题;

你如果做过不加自旋优化,可以用之前优化模型加  自旋计算;

第一性原理计算指出,加不加自旋对对体系的结构变化不大。
阿什顿联
3楼2010-06-05 06:29:45
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forkn

银虫 (小有名气)

引用回帖:
Originally posted by acridine at 2010-06-05 00:19:47:
你提到的energy cut off , k point set等参数,确实可以影响收敛,但他们最主要还是影响电子scf的收敛。从你的优化过程看,已经走了20多步了,所以说scf自洽的收敛情况还是相当漂亮的,这些参数的设置上不会有太大 ...

谢谢你的建议,原以为加上优化晶胞会使结构松弛的更好些,看来不一定是这样了。
还有,3层好像是太少了,那么原子层数的选取原则是什么啊?如何知道选择3层还是5层比较合理呢?
山阻石拦,大江毕竟东流去;雪辱霜欺,梅花依旧向阳开!
4楼2010-06-06 11:31:51
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