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pwscf计算晶体的声子色散曲线和态密度
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官方公共微信PWSCF计算电子态密度
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|个人分类:|系统分类:|关键词:电子
转载例子，计算Cu的态密度&一、自洽计算&control calculation='scf' restart_mode='from_scratch', pseudo_dir = './', outdir='./' prefix='cu' tstress = .true. tprnfor = .true. / &system ibrav = 2, celldm(1) =6.73, nat= 1, ntyp= 1, ecutwfc = 25.0, ecutrho = 300.0 occupations='smearing', smearing='gaussian', degauss=0.02 / &electrons diagonalization='david'&conv_thr = 1.0e-8 mixing_beta = 0.7 /&ATOMIC_SPECIES Cu 63.55 Cu.pz-d-rrkjus.UPF&ATOMIC_POSITIONS Cu 0.0 0.0 0.0&K_POINTS (automatic) 8 8 8 0 0 0&解释:&在电子自洽计算中需设置以下几个方面的参数：&1）控制计算的部分，也就是要设置&&control ..... 第一个'/'之间的关键词。 关键词calculation赋值为'scf'表示此计算是进行自洽电荷密度计算； restart_mode表示是否是接着上一次的计算而继续的计算，赋值为'from_scratch'意味着是进行一次全新的计算开始； pseudo_dir用来设置赝势文件所在的目录，赋值为'./'表示赝势文件放在当前计算目录； outdir用来设置计算过程中输出文件（比如波函数、电荷密度以及势）输出到哪个目录中。赋值为'./'表示这些输出文件将放到当前计算目录中； prefix用来定义当前计算作业的标题名，它将是一些主要输出文件的文件名。赋值为'cu'用来标记当前计算作业是对Cu进行计算； tstress 用来设置在自洽计算过程中是否计算体系的应力，设置为 .true.表示在自洽计算过程中要计算体系的应力； tprnfor 用来设置在自洽计算过程中是否计算体系中原子所受的力，设置为 .true.表示在自洽计算过程中要计算体系中原子所受的力; 2)、描述所计算的体系（包括它的晶格类型、晶格常数或结构参数、原胞基矢、原胞中原子的类型数目和总的原子数目）、平面波的切断动能（也就是在展开KS轨道或晶体波函数的平面波切断动能；另外，还包括在计算电荷密度时，展开的平面波的切断动能）、确定电子占有数的方法及相关的参数。也就是由&&system&..........&第二'/'之间的关键词来设置。&ibrav用来归属体系所属的晶格类型，赋值为2表示所计算的体系是fcc结构； celldm(1)用来设置体系的第一个晶格常数，因为所计算的体系是fcc结构，只需设置celldm(1)，相当于指定晶格常数a的值； nat用来指明体系的原胞中原子的总共数目，赋值为1表示所计算的原胞中只有一个原子； ntyp用来指明体系中原子类型的数目，赋值为1表示所计算的体系只有一种类型的原子； occupations用来设置确定电子占有数的方法，赋值为'smearing'表示采用smearing的方法来确定电子的占有数，随后须设置smearing和degauss关键词； smearing用来指明确定电子占有数的一种具体的smearing方法，赋值为'gaussian'表示采用Gaussian函数来确定电子占有数； degauss用来确定smearing方法中有关函数的展宽参数，赋值为0.02表示上面Gaussian函数中的展宽参数为0.02。 3）、设置电子自洽计算中本征矢量（波函数）和本征值的计算算法，自洽收敛的标准。也就是&&electrons&......&和第三个'/'之间的关键词来设置。&diagonalization用来设置在求KS方程的本征矢量和本征值时，采用具体的什么算法，赋值为'david'表示采用Davidson iterative diagonalization with overlap matrix方法；&conv_thr用来设置自洽收敛标准，赋值为自洽循环过程总能的变化小于1.0e-8的化，那自洽计算就停止； mixing_beta用来设置自洽计算过程中前后两次电荷密度混合的参数。 4）、指明体系中原子的元素名，原子量以及所采用的赝势，即ATOMIC_SPECIES 后面的设置，它们的顺序要和后面原子的坐标一一对应起来。&Cu 63.55 Cu.pz-d-rrkjus.UPF 表示所计算的体系中原子是Cu，它的原子量为63.55，它的赝势文件为Cu.pz-d-rrkjus.UPF。 5）、给出体系原胞中原子的坐标位置，也就是ATOMIC_POSITIONS 后面的设置： Cu 0.0 0.0 0.0 表示原胞中第一个原子是Cu，它位于原胞的原点。 6）、k点取样的设置，也就是K_POINTS 后面的设置： K_POINTS (automatic) 表示由程序采用M-P方法自动确定k点，需给出k点取样网格的大小，以及是否在产生k点后对这些点进行平移。&8 8 8 0 0 0 表示采用8x8x8的网格来确定k点，而且不对k点进行平移。二、非自洽计算，增加k点，并采用四面体方法来确定电子的占有数&&control calculation='nscf' prefix='cu', pseudo_dir = './', outdir='./' / &system ibrav=2, celldm(1) =6.73, nat=1, ntyp=1, ecutwfc = 25.0, ecutrho = 300, nbnd=8, occupations='tetrahedra' / #[【非自洽计算中应指定nbnd，那么在自洽计算中有必要指定nbnd数量吗？如何在结果文件中查看实际使用的nband的数量。每个k点对应的能量特征值，是不是就是band（或level, &bands consists of levels, consists of band ；levels form band）】&electrons conv_thr = 1.0e-8 mixing_beta = 0.7 / ATOMIC_SPECIES Cu 63.55 Cu.pz-d-rrkjus.UPF ATOMIC_POSITIONS Cu 0.0 0.0 0.0 K_POINTS {automatic} 12 12 12 0 0 0 三、采用dos.x计算总态密度&&inputpp outdir='./' prefix='cu' fildos='cu.dos', Emin=-5.0, Emax=25.0, DeltaE=0.1 / 四、采用projwfc.x来计算分波态密度 &inputpp outdir='./' prefix='cu' Emin=-5.0, Emax=25.0, DeltaE=0.1 ngauss=1, degauss=0.02 / 在计算态密度的步骤就是如上面所述：a)，先进行自洽计算，保留输出的势、电荷密度和波函数；b)，然后读入上一步自洽计算得到的势或电荷密度或波函数，进行非自洽计算，其中增加k点网格，并采用四面体方法来确定电子占有数; c)，采用dos.x计算总态密度；d)，采用projwfc.x计算分波态密度。
& &【分态密度的英文原意为Atomic orbital projected density of states，即按照不同原子往不同的轨道上投影态密度。 projwfc.x操作的英文释义：projects wavefunctions onto orthogonalized atomic wavefunctions, & calculates Lowdin charges, spilling parameter, projected DOS & (separated into up and down components for lSDA) & alternatively, computes the local DOS(E), integrated in volumes &given in input】在自洽计算中occupations关键词的赋值已设置为'tetrahedra'表示采用四面体方法确定电子占有数和费米能级。另外，K_POINTS {automatic} 下面的k点设置已增密，设置为12x12x12，为使得计算的态密度光滑，有可能需设置的更密些。 #[【非自洽计算中应指定nbnd，那么在自洽计算中有必要指定nbnd数量吗？如何在结果文件中查看实际使用的nband的数量。每个k点对应的能量特征值，是不是就是band（或level, &bands consists of levels, consists of band ；levels form band）】在采用dos.x总态密度计算中，输入文件中由&inputpp 和'/'来之前的关键词来设置，它的关键词有： outdir用来设置计算上非自洽计算输出文件的目录，设置为'./'表示是当前目录； prefix用来标记当前所计算的体系，也确定了上一步非自洽计算输出的势或电荷密度或波函数的文件的名称，此例子中设置为'cu'，注意它们的赋值应该与上一步的非自洽计算中的一致。 fildos用来指明所计算的总态密度将写到哪个文件中，此例子中赋值为'cu.dos',表示总态密度将写到cu.dos文件； Emin用来设置计算态密度时，能量范围的最小值，赋值为-5.0，表示将从E=-5.0 eV开始输出对应的态密度值； Emax用来设置计算态密度时，能量范围的最大值，赋值为25.0，表示将到E=25.0eV为止输出对应的态密度； DeltaE用来设置计算态密度时，按多大的能量间隔输出态密度，这里设为0.1eV输出态密度。 在采用projwfc.x计算态密度时，&inputpp 和'/'来之前的关键词来设置，它的关键词与dos.x的输入文件中的关键词差不多： ngauss用来设置态密度时展宽的方法，这样是为了使得所计算的态密度看起来光滑，可以赋值：&0，表示采用简单的高斯函数 【默认值为0】1，表示采用一阶Methfessel-Paxton函数 -1，表示采用Marzari-Vanderbilt“冷离散“方法，其实就是一种函数形式 -99，表示采用Fermi-Dirac函数 degauss用来设置展宽函数中的展宽系数仿照上述例子写的Sc在1atm压力下的态密度计算完整脚本为(a指压力)：#!/bin/sh####################################################################PW_ROOT=/home/pwscf/pwscf/espresso-4.0.5/bin/PSEUDO_DIR=/home/workplace/pwscf-phononpy/pseudoTMP_DIR=/home/workplace/pwscf-phononpy/tmp#export PARA_PREFIX='mpirun -np 2'# or & export PARA_PREFIX='mpirun' ,export &PARA_POSTFIX= -np 3export PW_ROOT PSEUDO_DIR TMP_DIRexport name='Sc' & & #【定义工作环境，赝势及命令存放位置，临时文件存放位置等】############################################################for a in 0docat & $name.scf.in_$a && EOF &control & &calculation = 'scf' & &restart_mode='from_scratch', & &prefix='$name', & &pseudo_dir = '$PSEUDO_DIR/', & &outdir='$TMP_DIR/' & &tstress=.t., & & & &tprnfor=.t. &/ &system &ibrav=0, &nat=2, &ntyp=1,
&ecutwfc=90.0, ecutrho = 360.0
&occupations='smearing', &smearing='methfessel-paxton', &degauss=0.05/&electrons conv_thr = 1.0d-8 mixing_beta = 0.7 /&#&CELL#cell_dynamics= 'damp-pr' & #【自洽计算这些参数都没有必要，但为了完整性还是写出来】# press=$a#/ATOMIC_SPECIESSc & &44.9559 & &Sc.pbe-nsp-van.UPFCELL_PARAMETERS {bohr} 6. &0..-3. &5.. 0. &0..ATOMIC_POSITIONS {crystal}Sc 0.4 0.0000Sc 0.6 0.0000K_POINTS {automatic}8 8 4 0 0 0EOF $PW_ROOT/pw.x && $name.scf.in_$a &$name.scf.out_$a & &【#自洽计算到此结束】done##################################################################################################cat & $name.nscf.in && EOF &control & calculation='nscf', & prefix='$name' & pseudo_dir = '$PSEUDO_DIR/', & outdir='$TMP_DIR/' /&system & & & &ibrav = 0, & nat= &2, & ntyp= 1, & ecutwfc = 90, & ecutrho = 400.00, & occupations='smearing', & smearing='methfessel-paxton', & degauss=0.05nband=16 /&electrons & mixing_beta = 0.7 & conv_thr = &1.0d-8 /#&CELL#cell_dynamics= 'damp-pr' & #【自洽计算这些参数都没有必要，但为了完整性还是写出来】# press=$a#/ATOMIC_SPECIESSc & &44.9559 & &Sc.pbe-nsp-van.UPFCELL_PARAMETERS {bohr} 6. &0..-3. &5.. 0. &0..ATOMIC_POSITIONS {crystal}Sc 0.4 0.0000Sc 0.6 0.0000K_POINTS { automatic } 12 12 6 &0 0 0 EOF $PW_ROOT/pw.x& $name.nscf.in &$name.nscf.out & 【#至此非自洽部分结束。这里只是改了一个参数就是calculation='nscf',注意这里的K点可以选大点因为我们需要计算的电荷密度应该比较准。】&######################################################################################################cat & $name.Dos.in && EOF &inputpp & prefix &= '$name' & outdir = '$TMP_DIR/' & fildos = '$name_dos.dat' & DeltaE=0.01 /EO F $PW_ROOT/dos.x & $name.Dos.in & $name.Dos.out &【#计算总的态密度】####################################################cat &$name.pdos.in && EOF &inputpp & outdir='$TMP_DIR/' & prefix='$name' & DeltaE=0.01/EOF$PW_ROOT/projwfc.x &$name.pdos.in &$name.pdos.out & 【#计算投影态密度】###################################################################
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Copyright &[转]Material&Studio进行晶体建模的基本步骤
[转]Material Studio进行晶体建模的基本步骤
第一种情况: 从程序自带的各种晶体及有机模型中导入体系的晶胞
打开MS，由file&import&structures&metals\&pure-metals&Fe导入Fe的晶胞。
2． 由build&Surfaces&cleave Surfaces打开对话框.
在对话框中输入要建立的晶面（hkl），选择position，其中depth控制晶面层数。
3． 进入build&Supercell，输入A 、B 、C的值，得到想要的超晶胞。
4． 到该步骤，我们已经建立了一个周期性的超晶胞。如果要做周期性计算，则应选择build&Crystals&build
slab，其中真空层通常选择10埃以上。如果建立团簇模型则选择build&Symmetry&Non-periodic
Structure，去掉模型的周期性，并跟据自己的实际需要删除部分原子，得到想要的团簇模型。
5． 在表面插入分子时通过菜单栏上的几个小图标添加即可。
第二种情况: 手动建模，优点是可控制晶格常数。
6． 首先从文献中查到晶体的晶格常数的实验值。
7． 打开build&Crystals&build crystals，可见到对话框。
在对话框中选择空间群与点群，然后在Lattice Parameter中设置晶胞基矢的长度及夹角。
8． 然后打开build&Add
atom，从对话框中输入坐标。这里只需输入几个有代表性的原子的坐标，不必全部输入。在坐标输入前首先在option页面中选择coordinate
system，或者分数坐标或者卡迪尔坐标。
9． 以下步骤重复2-5步。
需要注意的是，采取什么样的团簇并不是任意的。原因是很多模型构造出来后在优化过程中往往不收敛。要避免这个问题的办法是查阅文献，参考文献上模型进行选取，因为它们的模型通常是经过试验证实收敛的。
与高斯相比，dmol3能够计算的体系更大。如果要研究表面的吸附，而模拟表面的团簇模型又比较大，建议采用dmol3。如果计算的是局部化学反应，而体系也不是很大，则可以使用高斯。
2． 关于是否考虑周期性条件的问题
研究金属表面时，团簇计算方法在前些年由于计算量小曾经被广泛的应用过，直到现在也被很多人在使用着，主要被用来计算吸附和多个分子的共吸附等，即不考虑化学键的断裂。
近年来由于国际上计算能力的提升，人们开始考虑周期性条件，这点从JPCA，JPCB，PRL，PRB，JACS等杂志上刊出的文章里也可以看出，但是计算量要大很多。
需要注意的是，由于团簇计算方法没有考虑周期性，即在k空间里只计算了Γ点，采用该方法计算表面的化学键的断裂（即表面扩散问题等）时有可能受到质疑。
3．在研究表面时，通常把团簇固定，只优化吸附在表面的分子，这一点可以通过菜单栏上的Modify&Constraint实现。首先选定团簇中需要固定的原子，然后在下面的对话框中打勾。同时也可以在Measurement里固定部分键长和键角。
4. 关于计算参数设置
主要有几个参数需要注意
1 对于Electronic页面，需要注意的是Core
treatment,对于过渡金属原子通常需要考虑相对论效应，因此一般不使用All Electron方法。其他几种方法任选。
Basis set应为DNP，Setup下的Quality一般选fine。为了提高计算速度，一个较好的办法是先用粗糙的Basis
set和Quality进行优化，然后再提高精度。
2 还有一个非常重要的选项是Electronic&More&SCF里的Use
smearing。这个关键字有助于加快收敛，但是设的多大往往会产生错误的结果，它也相当于允许的误差范围。具体设置办法可参考help。
其他的关键字可酌情设置。
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pwscf 自洽计算，电子步难收敛的问题
各位虫友大家好，本人最近用pwscf做DFT+U+SOC（spin orbit coupling）计算，发现自洽计算，电子步很难收敛。以下贴出输入文件以及收敛情况，求各位虫友能够给点意见，谢谢！
（1）输入文件
& &prefix = 'cn'
& &calculation = 'scf'
& &restart_mode = 'from_scratch'
& & wf_collect = .false.
& &tstress = .true.
& &tprnfor = .true.
& &outdir = './outdir'
& &wfcdir = './wfcdir'
& &pseudo_dir = './'
& &ibrav = -12
& &C=5.614
& &cosAB=0
& &cosBC=0
& &cosAC=-0.
& &nat = 24
& &ntyp = 4
& &nbnd = 216
& &ecutwfc = 60.0
& &occupations&&=&&'smearing' ,
& && && && && && &&&smearing&&=&&'gaussian' ,
& && && && && && && &degauss&&=&&0.01 ,
& &&&lda_plus_u&&= .true.,
& &&&lda_plus_u_kind = 1,
& & Hubbard_U(1)=1.7 , Hubbard_U(2)=1.7 ,Hubbard_J(1,1)=0.6, Hubbard_J(1,2)=0.6
& & lspinorb=.true.,&&noncolin=.true.,
& & starting_magnetization(1)=0.5, starting_magnetization(2)=-0.5, starting_magnetization(3)=0, starting_magnetization(4)=0
&electrons
& &electron_maxstep = 200
& &conv_thr = 1.0d-6
& &mixing_mode = 'plain'
& &mixing_beta = 0.3
& &mixing_ndim = 8
& &diagonalization = 'david'
& &diago_david_ndim = 4
ATOMIC_SPECIES
&&Ir1 192.217&&Ir.rel-pbesol-n-rrkjus_psl.0.2.3.UPF
&&Ir2 192.217&&Ir.rel-pbesol-n-rrkjus_psl.0.2.3.UPF
&&Na&&22.98977 Na.rel-pbesol-spn-rrkjus_psl.0.2.UPF
&&O& &15.9994&&O.rel-pbesol-n-rrkjus_psl.0.1.UPF
ATOMIC_POSITIONS crystal
Ir1& & 0.& && && &0.& && && &0.
Ir1& & 0.& && && &0.& && && &0.
Ir2& & 0.& && && &0.& && && &0.
Ir2& & 0.& && && &0.& && && &0.
Na& & 0.& && && &0.& && && &0.
Na& & 0.& && && &0.& && && &0.
Na& & 0.& && && &0.& && && &0.
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Na& & 0.& && && &0.& && && &0.
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O& & 0.& && && &0.& && && &0.
O& & 0.& && && &0.& && && &0.
K_POINTS automatic
6 3 6 1 1 1
(2)收敛情况
estimated scf accuracy& & && && & 5. Ry
& &&&estimated scf accuracy& & && && & 0. Ry
& &&&estimated scf accuracy& & && && & 0. Ry
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对啊，我把这个给忘记了，真挫，，多谢提醒。。。。。居然犯了这种错误，，
高手你好，我试了试把电荷截断改成了波函数截断的10倍，还是没能到收敛，连一次自洽计算都不能完成。另外我还尝试着调节 mixing_beta到0.2还有初始磁矩的大小，结果前后的能量差都是在0.001Ry附近震荡，收敛性极差，不知道高手能否给点建议，我再尝试尝试，这两天被这个问题搞得头晕脑涨的。。多谢啦！
恩。。。我用的是单位是埃。。。--12是单斜晶系。以b为特殊轴的。。。
你好大神，我一个离子步都跑不完，测不了收敛性的。。。另外，mixing_beta 为何要改大呢？不是收敛性不好应该调小嘛？
测试的是赝势的能量和k点的收敛，所以用bulk的原胞（原子数较少）测试。在弛豫结构的时候，要使用已经收敛的ecutwfc和k点。
mixing_beta调小电子步确实如你所说收敛更快，但是设置需要小心，尤其是在你的离子步不收敛的前提下，不要贸然改小。
非大神，有错轻拍。
好吧，我孤陋寡闻了。我只记得都是正值。
另外，建议你换换赝势。
请问读波函数以后加U？从读波函数开始计算？读波函数这个操作具体是怎么样的？谢谢
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