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QuantumATK => General Questions and Answers => Topic started by: yasheng on May 25, 2016, 13:47

Title: convergence of electronic steps
Post by: yasheng on May 25, 2016, 13:47
Hi All,

In some of my calculations about copper, the electronic steps didn't reach to the convergence criteria even after 100 steps. My input geometry is totally fine.

I have several calculations about electronic step convergence:

(1) if the calculation is not converged in 100 steps in the first iteration, should we stop the calculation ? 

I used VASP in the past, and I know that if the electronic steps are not converge within 60 steps, it may never converge to a correct point. 


(2) what parameters should we change in order to improve the convergence of electronic steps? is it advisable to reduce the default value of 100?
this will save lots of computational time.


(3) why electronic steps starts from the beginning after some point? for example, it started again after 69 steps in the following.

 
 

|  59 E = -1246.98 dE =  4.368101e-05 dH =  1.786340e-04                       |
|  60 E = -1246.98 dE =  5.037624e-06 dH =  3.781145e-04                       |
|  61 E = -1246.98 dE =  9.507093e-05 dH =  3.482599e-04                       |
|  62 E = -1246.98 dE =  3.373443e-04 dH =  2.369808e-04                       |
|  63 E = -1246.98 dE =  4.426763e-05 dH =  2.682930e-04                       |
|  64 E = -1246.98 dE =  2.668267e-04 dH =  3.610266e-04                       |
|  65 E = -1246.98 dE =  9.848244e-05 dH =  3.206175e-04                       |
|  66 E = -1246.98 dE =  3.940795e-05 dH =  3.459671e-04                       |
|  67 E = -1246.98 dE =  1.658013e-04 dH =  2.997976e-04                       |
|  68 E = -1246.98 dE =  8.704261e-04 dH =  2.078371e-04                       |
|  69 E = -1246.98 dE =  7.643722e-05 dH =  8.128114e-05                       |
|   0 E = -1240.08 dE =  7.133912e+00 dH =  5.366699e-01                       |
|   1 E = -1245.98 dE =  5.897190e+00 dH =  5.358317e+00                       |
|   2 E = -1246.64 dE =  6.591385e-01 dH =  3.501596e+00                       |
|   3 E =  -1246.8 dE =  1.580933e-01 dH =  1.868855e+00                       |
|   4 E = -1246.79 dE =  1.079831e-02 dH =  8.475331e-01                       |
|   5 E = -1246.95 dE =  1.641210e-01 dH =  6.761916e-01                       |
|   6 E = -1246.96 dE =  6.106092e-03 dH =  4.737110e-01                       |
|   7 E = -1246.97 dE =  1.202358e-02 dH =  1.909652e-01                       |
|   8 E = -1246.97 dE =  1.065937e-03 dH =  3.931564e-02                       |
|   9 E = -1246.97 dE =  2.437046e-03 dH =  1.370048e-02                       |
|  10 E = -1246.98 dE =  9.912009e-03 dH =  3.337312e-02                       |
|  11 E = -1246.98 dE =  4.820900e-03 dH =  2.640971e-02                       |
|  12 E = -1246.98 dE =  3.684409e-05 dH =  8.895276e-03                       |
|  13 E = -1246.98 dE =  8.344278e-04 dH =  3.821078e-03                       |
|  14 E = -1246.98 dE =  1.638135e-03 dH =  6.302628e-03                       |
|  15 E = -1246.98 dE =  1.240433e-03 dH =  1.027380e-02                       |
|  16 E = -1246.98 dE =  1.089459e-03 dH =  5.556997e-04                       |
|  17 E = -1246.98 dE =  8.822298e-04 dH =  3.933145e-03                       |
|  18 E = -1246.98 dE =  9.524512e-06 dH =  2.462810e-03                       |
|  19 E = -1246.98 dE =  9.289255e-05 dH =  1.617952e-03                       |
|  20 E = -1246.98 dE =  2.153109e-04 dH =  1.161249e-03                       |
|  21 E = -1246.98 dE =  5.167325e-05 dH =  1.477218e-03                       |
|  22 E = -1246.98 dE =  4.377269e-04 dH =  1.034787e-03                       |
|  23 E = -1246.98 dE =  1.893979e-04 dH =  9.943237e-04                       |
|  24 E = -1246.98 dE =  4.862780e-06 dH =  9.702297e-04                       |
|  25 E = -1246.98 dE =  7.823002e-04 dH =  5.141970e-04                       |
|  26 E = -1246.98 dE =  3.856066e-04 dH =  1.698921e-04                       |
|  27 E = -1246.98 dE =  1.709571e-04 dH =  9.964521e-05                       |
|  28 E = -1246.98 dE =  3.393021e-05 dH =  1.800448e-04                       |
|  29 E = -1246.98 dE =  6.983680e-05 dH =  1.679977e-04                       |
|  30 E = -1246.98 dE =  6.341396e-05 dH =  3.965932e-04                       |
|  31 E = -1246.98 dE =  6.383113e-06 dH =  2.823209e-04                       |
|  32 E = -1246.98 dE =  2.617392e-04 dH =  7.945525e-04                       |
|  33 E = -1246.98 dE =  2.820209e-05 dH =  2.956263e-04                       |
|  34 E = -1246.98 dE =  5.057286e-04 dH =  5.262334e-04                       |
|  35 E = -1246.98 dE =  1.126218e-04 dH =  3.567578e-04                       |
|  36 E = -1246.98 dE =  4.158436e-04 dH =  1.609217e-04                       |
|  37 E = -1246.98 dE =  4.359349e-05 dH =  3.023100e-04                       |
|  38 E = -1246.98 dE =  1.468934e-04 dH =  2.954770e-04                       |
|  39 E = -1246.98 dE =  1.901036e-04 dH =  6.994830e-04                       |
|  40 E = -1246.98 dE =  7.926310e-05 dH =  3.444326e-04                       |
|  41 E = -1246.98 dE =  4.935276e-05 dH =  4.498115e-04                       |
|  42 E = -1246.98 dE =  3.897832e-04 dH =  2.519534e-04                       |
|  43 E = -1246.98 dE =  1.439375e-04 dH =  3.627114e-04                       |
|  44 E = -1246.98 dE =  2.911566e-04 dH =  1.956029e-04                       |
|  45 E = -1246.98 dE =  7.856301e-04 dH =  9.814072e-04                       |
|  46 E = -1246.98 dE =  6.784452e-04 dH =  7.064373e-04                       |
|  47 E = -1246.98 dE =  8.100505e-05 dH =  4.376287e-04                       |
|  48 E = -1246.98 dE =  1.192990e-04 dH =  6.228031e-04                       |
|  49 E = -1246.98 dE =  1.241586e-04 dH =  3.297124e-04                       |
|  50 E = -1246.98 dE =  1.454019e-04 dH =  1.548489e-04                       |
|  51 E = -1246.98 dE =  8.201463e-05 dH =  3.108167e-04                       |
|  52 E = -1246.98 dE =  7.783803e-06 dH =  2.167382e-04                       |
|  53 E = -1246.98 dE =  8.125655e-05 dH =  2.073250e-04                       |
|  54 E = -1246.98 dE =  3.285735e-05 dH =  1.864037e-04                       |
|  55 E = -1246.98 dE =  2.633893e-04 dH =  1.238985e-04                       |
|  56 E = -1246.98 dE =  6.812591e-05 dH =  5.054434e-04                       |
|  57 E = -1246.98 dE =  1.949805e-04 dH =  5.283629e-04                       |
|  58 E = -1246.98 dE =  3.995733e-04 dH =  5.910200e-04                       |
|  59 E = -1246.98 dE =  4.368101e-05 dH =  1.786340e-04                       |
|  60 E = -1246.98 dE =  5.037624e-06 dH =  3.781145e-04                       |
|  61 E = -1246.98 dE =  9.507093e-05 dH =  3.482599e-04                       |
|  62 E = -1246.98 dE =  3.373443e-04 dH =  2.369808e-04                       |
|  63 E = -1246.98 dE =  4.426763e-05 dH =  2.682930e-04                       |
|  64 E = -1246.98 dE =  2.668267e-04 dH =  3.610266e-04                       |
|  65 E = -1246.98 dE =  9.848244e-05 dH =  3.206175e-04                       |
|  66 E = -1246.98 dE =  3.940795e-05 dH =  3.459671e-04                       |
|  67 E = -1246.98 dE =  1.658013e-04 dH =  2.997976e-04                       |
|  68 E = -1246.98 dE =  8.704261e-04 dH =  2.078371e-04                       |
|  69 E = -1246.98 dE =  7.643722e-05 dH =  8.128114e-05                       |
|   0 E = -1882.36 dE =  1.000000e+00 dH =  6.067669e+00                       |
|   1 E = -1833.95 dE =  4.841249e+01 dH =  7.037779e+00                       |
|   2 E = -1810.04 dE =  2.390600e+01 dH =  5.350522e+00                       |
|   3 E = -1791.66 dE =  1.838052e+01 dH =  2.234977e+00                       |
|   4 E = -1735.54 dE =  5.611930e+01 dH =  4.416265e+00                       |
|   5 E = -1701.36 dE =  3.417818e+01 dH =  5.501291e+00                       |
|   6 E = -1642.52 dE =  5.884085e+01 dH =  5.518763e+00                       |
|   7 E = -1464.12 dE =  1.783996e+02 dH =  1.433231e+00                       |
|   8 E = -1427.85 dE =  3.627378e+01 dH =  4.825174e+00                       |
|   9 E = -1363.28 dE =  6.456355e+01 dH =  3.625207e+00                       |
|  10 E =  -1258.4 dE =  1.048804e+02 dH =  4.549404e+00                       |
|  11 E = -1128.54 dE =  1.298649e+02 dH =  4.110742e+00                       |
|  12 E = -1260.09 dE =  1.315525e+02 dH =  4.602126e+00                       |
|  13 E = -1198.28 dE =  6.180775e+01 dH =  4.084041e+00                       |
|  14 E = -1255.58 dE =  5.730084e+01 dH =  3.162926e+00                       |
|  15 E = -1252.42 dE =  3.168528e+00 dH =  3.119855e+00                       |
|  16 E = -1241.24 dE =  1.117826e+01 dH =  1.880646e+00                       |
|  17 E = -1240.75 dE =  4.828016e-01 dH =  8.987117e-01                       |
|  18 E =  -1249.8 dE =  9.049734e+00 dH =  6.805762e-01                       |
|  19 E = -1248.74 dE =  1.061370e+00 dH =  1.054618e+00                       |
|  20 E =  -1247.7 dE =  1.040881e+00 dH =  1.495604e+00                       |
|  21 E = -1249.74 dE =  2.037401e+00 dH =  2.107647e+00                       |
|  22 E = -1249.64 dE =  9.864629e-02 dH =  1.021257e+00                       |
|  23 E =  -1250.2 dE =  5.639451e-01 dH =  1.983735e+00                       |
|  24 E = -1250.29 dE =  8.755569e-02 dH =  5.740049e-01                       |
|  25 E = -1249.84 dE =  4.523109e-01 dH =  3.277143e-01                       |
|  26 E = -1249.89 dE =  4.685521e-02 dH =  5.562099e-01                       |
|  27 E = -1249.66 dE =  2.310822e-01 dH =  7.267690e-02                       |
|  28 E = -1249.51 dE =  1.490509e-01 dH =  7.603825e-02                       |
|  29 E =  -1249.4 dE =  1.080561e-01 dH =  6.337958e-02                       |
|  30 E = -1249.24 dE =  1.552938e-01 dH =  5.827491e-02                       |
|  31 E = -1249.11 dE =  1.374645e-01 dH =  2.121851e-01                       |
|  32 E =  -1248.8 dE =  3.035046e-01 dH =  1.141630e-01                       |
|  33 E = -1248.54 dE =  2.660745e-01 dH =  1.195414e-01                       |
|  34 E = -1248.66 dE =  1.211605e-01 dH =  1.374716e-01                       |
|  35 E = -1248.33 dE =  3.235166e-01 dH =  1.749701e-01                       |
|  36 E = -1248.89 dE =  5.521320e-01 dH =  1.678867e-01                       |
|  37 E = -1248.82 dE =  6.499798e-02 dH =  8.308392e-02                       |
|  38 E = -1248.45 dE =  3.665205e-01 dH =  8.291147e-02                       |
|  39 E = -1248.36 dE =  9.757033e-02 dH =  2.892037e-02                       |
|  40 E = -1248.33 dE =  2.316366e-02 dH =  9.320179e-03                       |
|  41 E = -1248.23 dE =  1.068255e-01 dH =  1.631200e-02                       |
|  42 E = -1248.24 dE =  1.573642e-02 dH =  5.288879e-02                       |
|  43 E = -1248.15 dE =  9.290926e-02 dH =  1.867815e-01                       |
|  44 E = -1248.27 dE =  1.187675e-01 dH =  1.736181e-01                       |
|  45 E = -1248.24 dE =  3.177988e-02 dH =  1.726686e-01                       |
|  46 E = -1248.18 dE =  5.153241e-02 dH =  1.294110e-01                       |
|  47 E = -1248.22 dE =  3.244608e-02 dH =  1.229320e-01                       |
|  48 E = -1248.29 dE =  7.383300e-02 dH =  1.398366e-01                       |
|  49 E = -1248.31 dE =  2.171091e-02 dH =  1.599282e-01                       |
|  50 E =  -1248.3 dE =  1.519373e-02 dH =  1.375734e-01                       |
|  51 E = -1248.22 dE =  8.234712e-02 dH =  1.348202e-01                       |
|  52 E = -1248.58 dE =  3.649897e-01 dH =  2.215037e-01                       |
|  53 E = -1248.22 dE =  3.594950e-01 dH =  8.292831e-01                       |
|  54 E =  -1248.2 dE =  2.085510e-02 dH =  3.464766e-01                       |
|  55 E = -1248.15 dE =  5.312470e-02 dH =  1.648532e-01                       |
|  56 E = -1248.09 dE =  6.081219e-02 dH =  1.446280e-01                       |
|  57 E = -1248.38 dE =  2.954833e-01 dH =  1.065944e-01                       |
|  58 E = -1248.22 dE =  1.606034e-01 dH =  3.255567e-01                       |
|  59 E = -1248.28 dE =  5.860497e-02 dH =  9.369000e-02                       |
|  60 E = -1248.27 dE =  1.291658e-02 dH =  1.386736e-01                       |
|  61 E = -1248.26 dE =  3.939103e-03 dH =  8.413962e-02                       |
|  62 E = -1248.28 dE =  1.781312e-02 dH =  6.247571e-02                       |
|  63 E = -1248.26 dE =  1.761659e-02 dH =  8.986680e-02                       |
|  64 E = -1248.26 dE =  3.571593e-03 dH =  2.317541e-01                       |
|  65 E = -1248.25 dE =  1.219146e-02 dH =  2.250882e-01                       |
|  66 E = -1248.27 dE =  2.248085e-02 dH =  1.995572e-01                       |
|  67 E = -1248.28 dE =  1.477984e-02 dH =  1.713155e-01                       |
|  68 E = -1248.29 dE =  3.849397e-03 dH =  1.725724e-01                       |
|  69 E = -1248.36 dE =  7.267757e-02 dH =  1.977118e-01                       |
|  70 E = -1248.39 dE =  2.727319e-02 dH =  2.573875e-01                       |
|  71 E = -1248.43 dE =  4.158194e-02 dH =  1.640678e-01                       |
|  72 E =  -1248.7 dE =  2.681047e-01 dH =  1.666716e-01                       |
|  73 E = -1248.32 dE =  3.736997e-01 dH =  9.621360e-02                       |
|  74 E =  -1248.9 dE =  5.748281e-01 dH =  1.671356e-01                       |
|  75 E = -1248.95 dE =  5.283278e-02 dH =  1.075695e-01                       |
|  76 E = -1249.58 dE =  6.320382e-01 dH =  9.038592e-02                       |
|  77 E = -1249.37 dE =  2.151298e-01 dH =  2.748379e-01                       |
|  78 E = -1249.36 dE =  3.947792e-03 dH =  1.229512e-02                       |
|  79 E =  -1249.4 dE =  3.255573e-02 dH =  3.133533e-02                       |
|  80 E = -1249.45 dE =  5.504497e-02 dH =  6.266675e-02                       |
|  81 E = -1249.45 dE =  4.829902e-03 dH =  1.253767e-02                       |
|  82 E = -1249.48 dE =  2.884770e-02 dH =  1.661798e-02                       |
|  83 E = -1249.39 dE =  8.810238e-02 dH =  1.363815e-02                       |
|  84 E = -1249.39 dE =  8.806872e-05 dH =  9.450606e-03                       |
|  85 E = -1249.42 dE =  3.508018e-02 dH =  8.229976e-03                       |
|  86 E = -1249.41 dE =  1.009751e-02 dH =  2.561655e-02                       |
|  87 E = -1249.45 dE =  3.508158e-02 dH =  1.065961e-02                       |
|  88 E = -1249.43 dE =  1.722503e-02 dH =  1.782128e-02                       |
|  89 E = -1249.41 dE =  1.723503e-02 dH =  5.970437e-03                       |
|  90 E =  -1249.4 dE =  1.077678e-02 dH =  7.567715e-03                       |
|  91 E =  -1249.4 dE =  6.072105e-03 dH =  8.499632e-03                       |
|  92 E = -1249.38 dE =  1.416951e-02 dH =  1.650589e-03                       |
|  93 E = -1249.39 dE =  7.566025e-03 dH =  8.158411e-03                       |
|  94 E = -1249.38 dE =  1.053725e-02 dH =  1.278916e-02                       |
|  95 E = -1249.39 dE =  1.247416e-02 dH =  1.069797e-02                       |
|  96 E = -1249.39 dE =  1.736192e-03 dH =  9.682433e-03                       |
|  97 E = -1249.38 dE =  8.026485e-03 dH =  7.427185e-03                       |
|  98 E = -1249.39 dE =  8.807522e-03 dH =  7.515198e-03                       |
|  99 E = -1249.38 dE =  1.379312e-02 dH =  8.855507e-03                       |
| Forces step =   1   E = -444275.63379 eV   Max force = 6.23265 eV/Ang        |



Thank you for your advice,
Yasheng

Title: Re: convergence of electronic steps
Post by: zh on May 25, 2016, 14:05
The convergence problem of electronic calculation steps during SCF may come from the very sharp states near the Fermi level. There are several key parameters to be tuned:
1). The searing parameter (i.e., the electron temperature in the Fermi-Dirac distribution);
2). The parameters in charge mixing;
3). Switch on the spin-polarization calculations from the non-spin-polarizations.
Title: Re: convergence of electronic steps
Post by: Ulrik G. Vej-Hansen on May 25, 2016, 20:45
The reason it starts again from 69 is that it has converged at that point. I guess you are making a structural optimization, so this is where it starts the next step of that.