adf:scfnonconvergence
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| adf:scfnonconvergence [2023/11/22 10:51] – liu.jun | adf:scfnonconvergence [2023/11/22 10:58] (当前版本) – liu.jun | ||
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| - | ====== ADF的SCF过程不收敛问题的解决 | + | ======密度泛函计算中的自洽迭代、不收敛问题====== |
| - | 不收敛的根本原因总结起来，一般就是因为HOMO-LUMO能级差太小，但是导致这种结果的原因却有很多，以下内容供参考： | + | ====SCF概念==== |
| - | - <color Green> | + | 密度泛函是通过求解哈密顿量的本征方程，也就是所谓的Kohn-Sham方程得到。但该方程，并不能直接求解，而是通过自洽的方式来求解。所谓自洽：初始猜测一个电子的状态，可以是电子的密度或者电子的波函数。这样能够得到这个体系的势函数，因为势函数就是由电子产生的。在这种势函数下，电子的状态将会如何？这是可以直接求解得到的。这样得到一套新的电子状态，包括波函数和密度。从而由新的电子密度产生新的势函数，这样循环，直到最后，第N次电子密度产生的势函数求解出来的N＋1次电子密度，N和N＋1次电子密度几乎没有差别的时候，就认为这个Kohn-Sham方程被求解出来了。 |
| + | 也叫做Self-Consistent Field，简称SCF。 | ||
| + | ====收敛问题的本质==== | ||
| + | SCF成功收敛，起码要求，当N大于一定值（例如20）后，第N次计算得到的电子占据情况和第N+1次一样，否则就会导致收敛问题。而这，基本上是由于不同电子占据之间能量接近引起的。 | ||
| + | ===== ADF的SCF过程不收敛问题的解决 ===== | ||
| + | SCF不收敛的情况，大多数表现出HOMO-LUMO能级差很小。不过导致这种状况的因素却有很多，以下内容供参考： | ||
| + | - <color Green> | ||
| - <color Green> | - <color Green> | ||
| - 如果用户使用的是GGA泛函，可以尝试改为GGA-BP86泛函，因为BP86泛函得到的HOMO-LUMO间隙比一般的GGA大。如果BP86仍然不收敛，可以改为杂化泛函例如B3LYP或metaGGA-SCAN（SCAN和B3LYP，都要求Frozen Core设置为None）。这些泛函会进一步扩大HOMO-LUMO间隙，从而解决收敛问题。但需要注意B3LYP、SCAN的计算量比较大，B3LYP对过渡金属体系不一定普适，SCAN普适性很好。 | - 如果用户使用的是GGA泛函，可以尝试改为GGA-BP86泛函，因为BP86泛函得到的HOMO-LUMO间隙比一般的GGA大。如果BP86仍然不收敛，可以改为杂化泛函例如B3LYP或metaGGA-SCAN（SCAN和B3LYP，都要求Frozen Core设置为None）。这些泛函会进一步扩大HOMO-LUMO间隙，从而解决收敛问题。但需要注意B3LYP、SCAN的计算量比较大，B3LYP对过渡金属体系不一定普适，SCAN普适性很好。 | ||
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| ====总之==== | ====总之==== | ||
| - | * 对于ADF软件，非常不建议像其他软件那样，盲目增大SCF迭代次数。在ADF中，不收敛往往是由于体系内在原因导致的，增大迭代次数大概率是浪费时间。 | + | * 对于ADF软件，非常不建议像其他软件那样，盲目增大SCF迭代次数，ADF不收敛往往如上所述是由于体系内在原因导致的，增大迭代次数是浪费时间。 |
| * 任何软件，如果收敛困难，最后勉强收敛了，则都存在随机收敛到其中一个态上的问题，这个态未必正确，都需要如上所述去进行分别研究。 | * 任何软件，如果收敛困难，最后勉强收敛了，则都存在随机收敛到其中一个态上的问题，这个态未必正确，都需要如上所述去进行分别研究。 | ||
adf/scfnonconvergence.1700621503.txt.gz · 最后更改: 2023/11/22 10:51 由 liu.jun