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金属/半导体界面在 VASP 中计算不收敛的解决方案

已有 11909 次阅读 2016-4-11 10:13 |个人分类:学习心得|系统分类:科研笔记

纯半导体和纯金属的计算都不算太难,但构建金属与半导体界面模型,就会经常遇到在 VASP 中电子步不收敛的问题。本人总结出的一些经验如下:


1. 有些赝势的确是比较难收敛的。一般来说较软的赝势可以实现较快的计算速度以及较好的收敛性,而较硬的赝势可以算出更准确的结果。对刚刚构建好的金属/半导体界面模型而言,一般都与实际物理上可实现的界面有较大差别。虽然说经过弛豫以后可以获得较好的界面,但除非实现了第一次的电荷与波函数的自洽,否则弛豫就无从谈起。因此,没有必要在第一次弛豫界面模型时就使用较硬的赝势,“何必为难自己”。


有时无论采取什么措施,也无法实现电子步的收敛。这时首先要做的就是果断更换赝势。


2. K 点不够也是电子步不能收敛的主要原因之一。界面模型一般尺寸较大,若比较心急,可能只用一个 Gamma 点进行弛豫,这时就经常遇到电子步不收敛的问题,“欲速则不达”。由于存在金属体系,而实际金属的费米面往往是非常复杂的,只用 Gamma 点有时是不可取的。若多次用 Gamma 点尝试却无功而返,莫如一开始就遵循物理规律,至少保证一定的 K 点数量。


3. 这类金属/半导体的界面模型,采用 ISMEAR = 1 (Methfessel-Paxton method) 可能比 ISMEAR = 0 (Gauss smearing) 效果好。


4. 另一个收敛的诀窍是升高电子体系的温度 (增大 SIGMA),同时加大 NBANDS (可以大大高于系统默认值),这样有足够的空间来容纳被激发的电子,并且有更大的余地来促进电子步的收敛。


最后补充一句,初略驰豫时为了加快速度,可以选超软赝势,取 PREC=Low 等,但对于含金属的体系不要试图在 K 点上做太多文章。“再苦不能苦孩子”,那么,再省也不能省 K 点。



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1 杨建辉

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