3.3 对角化与有限温占据
这些输入和起始模型为未执行的教学示例。原创配图为示意图,不是计算结果。使用前请验证版本相关语法、授权数据、数值收敛及科学模型。
3.3.1 模型、单位与来源记录
保持基组、赝势文件与程序版本可追溯。网格控制使用 Ry;常见能量与力输出使用 hartree 和 hartree/bohr。以各输出标题所示单位为准。
3.3.2 未执行输入与明确修改片段
按照下方说明确认每个片段的母计算与替换位置;片段不自动构成独立输入。保留空行与文件来源要求。
3.3.2.1 输入块 1
&SCF
SCF_GUESS ATOMIC
EPS_SCF 1.0E-7
MAX_SCF 200
ADDED_MOS 20
&DIAGONALIZATION
ALGORITHM STANDARD
&END DIAGONALIZATION
&MIXING
METHOD BROYDEN_MIXING
ALPHA 0.10
NBROYDEN 8
&END MIXING
&SMEAR
METHOD FERMI_DIRAC
ELECTRONIC_TEMPERATURE [K] 300
&END SMEAR
&END SCF
3.3.3 实作研究
参见上方输入块 1。
直觉。 费米能附近许多态会在 SCF 过程中交换占据,因此固定占据子空间的优化不适合作为通用默认。对角化、密度混合与有限电子温度提供另一条可控路线,但电子展宽并不是离子恒温器。先用 B 学习语法,再转向独立验证的金属结构及对应元素数据;不能把硅的坐标或赝势自动当成金属模型。
输入与流程。 用上方完整 SCF 段替换旧段,必须删除 OT。ADDED_MOS 20 是空轨道数量的起点,不是充分性标准;电子温度以 K 表示。先核对几何和电子数,在固定 k 网格及温度下观察残差、占据和能量项。增加额外轨道,直到最高计算轨道的占据对目标精度足够小。若电荷振荡,可单独减小混合幅度。再联合测试电子温度与 k 网格,例如 150、300、600 K 只作为诊断扫描,不预先宣布某个值正确。比较时必须提取同一种能量,保留熵相关项并说明零温或有限温解释。
解读与检验。 SCF 平稳不等于金属能量收敛。展宽能掩盖过稀的 k 点采样。费米能、分数占据和熵贡献都是模型的一部分,不能不加说明地把展宽能量当成孤立的零温基态能。磁性金属还需独立搜索不同磁态与初始自旋。
问题与练习。 空轨道不足会截断占据尾部;混合过强可能导致电荷晃动,尤其在大尺寸或细长晶胞中。体相硅的收敛不能代表金属表面。练习设计温度×k 网格测试,选择能量差、力、应力或费米面附近态密度作为判据,并解释电子 300 K 为什么不自动意味着离子轨迹也是 300 K。