На какие свойства материала, рассчитанные с использованием теории функционала плотности, влияет размытие?
Смазывание (ширина смазывания $\sigma$, если быть точным) всегда сбивал с толку. Я понимаю, что это такое, но не могу понять , когда дело доходит до вычислений DFT. Должны ли они сходиться как k-точки и отключение энергии? Если да, то когда - до схождения k-точек и отключения энергии или после?
Кроме того, на какие свойства это влияет в расчетах и как?
Ответы
Короче говоря, он будет влиять на электронную энергию и, следовательно, на все вытекающие из этого свойства. Слишком малая ширина размытия может затруднить схождение самосогласованного поля. Слишком большой, и экстраполяция обратно к 0 K от фиктивной конечной температуры будет менее точной. В зависимости от метода размытия (например, размытия по Гауссу) его можно рассматривать как свойство, которое можно уменьшать до тех пор, пока экстраполяция энергии не станет минимальной. Однако это не обязательно относится ко всем методам смазывания. Порядок, в котором вы проводите тесты сходимости, в некоторой степени зависит от вашего мнения, и вы всегда должны проверять свои предположения. Однако я, вероятно, сделал бы это после определения ограничения кинетической энергии плоской волны и$k$-точечная сетка. Я также должен упомянуть, что ширина размытия может влиять на края полосы и, следовательно, на вычисленную ширину запрещенной зоны в зависимости от ее значения, так что это еще одно свойство, которое следует учитывать.
Вы можете провести тест сходимости, чтобы получить разумные результаты. Обычно для k-выборки и ограничения энергии вы можете взять некоторые значения из опыта (конечно, вы также можете провести тесты сходимости).
- (a) ENCUT = самый большой ENMAX в файле POTCAR$\times$ 1.5
- (б) KPOINTS : вы можете использовать VASPKIT для генерации KPOINTS при подготовке POSCAR.
================================================== ===
обновленный ответ:
Зачем нужен метод смазывания?
Оригинальная идея метода размазывания может быть отсылаена к этой статье , этот метод посвящен численному интегрированию в зоне Бриллюэна для металлов.
Одно из полезных определений металла состоит в том, что в металле зону Бриллюэна можно разделить на области, которые заняты и не заняты электронами. Поверхность в k-пространстве, разделяющая эти две области, называется поверхностью Ферми.
С точки зрения вычисления интегралов в k-пространстве, это является значительным затруднением, поскольку интегрируемые функции скачкообразно изменяются от ненулевых значений до нуля на поверхности Ферми. Если не прилагать особых усилий для вычисления этих интегралов, для получения хорошо сходимых результатов потребуется очень большое количество k точек.
После этого метод смазывания был разработан для работы с полупроводниками и изоляторами.
Как выбрать подходящий метод смазки для вашей системы? (Я предполагаю, что вы используете пакет VASP и предоставляете рецепт для выполнения расчета.)
- Если у вас недостаточно информации (металл / полупроводник / изолятор), вы всегда можете использовать метод размытия по Гауссу. Установка [ISMEAR = 0, SIGMA = 0,05] в VASP даст вам разумный результат.
- Когда вы знаете, что система металлическая, вы можете использовать метод размазывания MP, чтобы расслабить вашу систему. [ISMEAR = 1, SIGMA = 0,2] (энтропийный член должен быть меньше 1 мэВ на атом.)
- Для полупроводников или изоляторов используйте метод тетраэдра [ISMEAR = -5], если ячейка слишком большая (или если вы используете только одну или две k-точки), используйте ISMEAR = 0 в сочетании с маленькой SIGMA = 0,03-0,05. .
- Для расчетов плотности состояний и очень точных расчетов полной энергии (отсутствие релаксации в металлах) используйте метод тетраэдра [ISMEAR = -5].
Должны ли они сходиться как k-точки и отключение энергии?
- Для простой системы вы можете использовать предыдущий рецепт, чтобы получить разумные результаты.
- Для некоторых сложных систем вы должны взять ISMEAR = 0 и проверить значение SIGMA.
Если да, то когда - до схождения k-точек и отключения энергии или после?
Для проверки сходимости SIGMA вы можете использовать более высокое ограничение по энергии и тонкую k-сетку. ($\dfrac{3}{2} \times $ максимальное отсечение в POTCAR и использование VASPKIT для генерации KPOINTS с высокой точностью.)
Кроме того, на какие свойства это влияет в расчетах и как?
Как сказал Эндрю Розен, это повлияет на интеграл полной энергии и, следовательно, на все свойства, производные от нее. Потому что датчик SIMGA решает сходимость числового интеграла.
Может, это поможет.