Convergence of electronic steps

[yasheng]

Hi All,

when I grep 'E =' ATK.log file. I found that the electronic steps reach 99 steps.

|   0 E = -3120.38 dE =  1.000000e+00 dH =  9.156092e-01                       |
|   1 E = -3122.86 dE =  2.481214e+00 dH =  2.043554e+00                       |
|   2 E = -3005.36 dE =  1.175055e+02 dH =  1.411221e+00                       |
|   3 E = -2928.19 dE =  7.716436e+01 dH =  1.846104e+00                       |
|   4 E = -2744.68 dE =  1.835185e+02 dH =  9.779712e-01                       |
|   5 E = -2476.14 dE =  2.685402e+02 dH =  1.556035e+00                       |
|   6 E = -2086.01 dE =  3.901296e+02 dH =  2.028274e+00                       |
|   7 E = -2106.68 dE =  2.067718e+01 dH =  2.275312e+00                       |
|   8 E = -2128.48 dE =  2.179536e+01 dH =  5.751838e-01                       |
|   9 E = -2130.02 dE =  1.544196e+00 dH =  5.585487e-01                       |
|  10 E =  -2161.4 dE =  3.137318e+01 dH =  6.746148e-01                       |
|  11 E = -2112.19 dE =  4.920795e+01 dH =  2.617469e-01                       |
|  12 E = -2154.86 dE =  4.267394e+01 dH =  9.382100e-01                       |
|  13 E = -2114.31 dE =  4.055478e+01 dH =  4.302034e-01                       |
|  14 E = -2142.26 dE =  2.795174e+01 dH =  2.441934e-01                       |
|  15 E = -2144.26 dE =  1.996656e+00 dH =  1.438222e-01                       |
|  16 E = -2137.19 dE =  7.068719e+00 dH =  2.078341e-01                       |
|  17 E = -2137.13 dE =  6.002142e-02 dH =  7.759038e-02                       |
|  18 E = -2134.28 dE =  2.847862e+00 dH =  1.431243e-01                       |
|  19 E = -2133.86 dE =  4.205469e-01 dH =  1.442786e-01                       |
|  20 E = -2133.16 dE =  6.996913e-01 dH =  6.235445e-02                       |
|  21 E = -2130.28 dE =  2.876902e+00 dH =  4.525345e-02                       |
|  22 E = -2128.43 dE =  1.852153e+00 dH =  2.999294e-02                       |
|  23 E = -2129.47 dE =  1.039497e+00 dH =  1.466168e-01                       |
|  24 E =  -2127.7 dE =  1.769423e+00 dH =  9.359137e-02                       |
|  25 E = -2127.95 dE =  2.529248e-01 dH =  4.198908e-02                       |
|  26 E = -2128.03 dE =  7.928113e-02 dH =  3.385178e-02                       |
|  27 E = -2128.08 dE =  4.786725e-02 dH =  3.058078e-02                       |
|  28 E =  -2127.7 dE =  3.811608e-01 dH =  2.934676e-02                       |
|  29 E = -2127.65 dE =  4.422618e-02 dH =  1.748329e-02                       |
|  30 E = -2127.77 dE =  1.160291e-01 dH =  2.429335e-02                       |
|  31 E = -2127.89 dE =  1.157073e-01 dH =  3.678825e-02                       |
|  32 E = -2127.86 dE =  2.339047e-02 dH =  6.501941e-03                       |
|  33 E = -2127.83 dE =  2.752474e-02 dH =  7.555065e-03                       |
|  34 E = -2127.94 dE =  1.064562e-01 dH =  1.006087e-02                       |
|  35 E = -2127.96 dE =  1.470919e-02 dH =  1.228292e-02                       |
|  36 E = -2128.08 dE =  1.265910e-01 dH =  1.047672e-02                       |
|  37 E = -2128.21 dE =  1.256001e-01 dH =  1.656544e-02                       |
|  38 E =  -2128.3 dE =  9.222633e-02 dH =  1.735286e-02                       |
|  39 E = -2128.15 dE =  1.484133e-01 dH =  1.145145e-02                       |
|  40 E = -2128.11 dE =  4.595075e-02 dH =  1.036567e-02                       |
|  41 E = -2128.43 dE =  3.269231e-01 dH =  1.069631e-02                       |
|  42 E = -2128.42 dE =  1.458340e-02 dH =  8.598523e-03                       |
|  43 E = -2128.68 dE =  2.646737e-01 dH =  6.459679e-03                       |
|  44 E = -2127.93 dE =  7.580965e-01 dH =  1.129997e-02                       |
|  45 E = -2128.31 dE =  3.810412e-01 dH =  8.977869e-03                       |
|  46 E = -2128.34 dE =  3.655814e-02 dH =  7.588937e-03                       |
|  47 E = -2128.24 dE =  9.821507e-02 dH =  6.531221e-03                       |
|  48 E = -2128.38 dE =  1.385892e-01 dH =  5.199533e-03                       |
|  49 E = -2128.46 dE =  7.272182e-02 dH =  6.722875e-03                       |
|  50 E = -2128.37 dE =  8.466164e-02 dH =  7.014322e-03                       |
|  51 E = -2128.43 dE =  5.958694e-02 dH =  6.872376e-03                       |
|  52 E =  -2128.5 dE =  7.168696e-02 dH =  6.823932e-03                       |
|  53 E = -2128.46 dE =  4.319734e-02 dH =  1.324042e-02                       |
|  54 E = -2128.45 dE =  7.807163e-03 dH =  1.510845e-02                       |
|  55 E = -2128.71 dE =  2.620210e-01 dH =  7.716960e-03                       |
|  56 E = -2128.71 dE =  3.520707e-03 dH =  1.307016e-02                       |
|  57 E = -2128.61 dE =  9.764549e-02 dH =  6.829846e-03                       |
|  58 E = -2128.72 dE =  1.056079e-01 dH =  1.382678e-02                       |
|  59 E = -2128.88 dE =  1.621010e-01 dH =  7.419926e-03                       |
|  60 E = -2128.88 dE =  4.776221e-03 dH =  1.174907e-02                       |
|  61 E = -2128.89 dE =  4.100019e-03 dH =  9.424611e-03                       |
|  62 E = -2128.87 dE =  2.231868e-02 dH =  1.187619e-02                       |
|  63 E = -2128.89 dE =  2.303832e-02 dH =  7.733566e-03                       |
|  64 E = -2130.09 dE =  1.204441e+00 dH =  6.262616e-03                       |
|  65 E = -2129.21 dE =  8.814846e-01 dH =  1.811439e-02                       |
|  66 E = -2129.29 dE =  7.959702e-02 dH =  1.331102e-02                       |
|  67 E = -2129.31 dE =  2.024306e-02 dH =  7.145593e-03                       |
|  68 E = -2129.65 dE =  3.385657e-01 dH =  5.462371e-03                       |
|  69 E = -2129.76 dE =  1.086977e-01 dH =  5.916138e-03                       |
|  70 E =  -2129.7 dE =  6.238715e-02 dH =  8.563118e-03                       |
|  71 E = -2129.94 dE =  2.407391e-01 dH =  1.764720e-02                       |
|  72 E = -2129.95 dE =  9.032734e-03 dH =  5.205347e-03                       |
|  73 E = -2131.16 dE =  1.212229e+00 dH =  7.402576e-03                       |
|  74 E = -2130.47 dE =  6.922343e-01 dH =  6.328363e-03                       |
|  75 E = -2130.51 dE =  4.514886e-02 dH =  1.568035e-02                       |
|  76 E =  -2130.7 dE =  1.874680e-01 dH =  1.803991e-02                       |
|  77 E = -2130.67 dE =  3.448696e-02 dH =  6.911928e-03                       |
|  78 E = -2130.62 dE =  4.690180e-02 dH =  1.752408e-02                       |
|  79 E = -2130.77 dE =  1.556516e-01 dH =  3.812075e-03                       |
|  80 E = -2130.82 dE =  5.045995e-02 dH =  4.424986e-03                       |
|  81 E = -2130.94 dE =  1.155262e-01 dH =  2.389197e-03                       |
|  82 E = -2130.88 dE =  6.105188e-02 dH =  2.222446e-03                       |
|  83 E = -2130.85 dE =  2.694612e-02 dH =  2.610646e-03                       |
|  84 E = -2130.93 dE =  7.440007e-02 dH =  2.192622e-03                       |
|  85 E = -2130.99 dE =  5.909537e-02 dH =  8.405361e-03                       |
|  86 E = -2130.98 dE =  6.852078e-03 dH =  5.757040e-03                       |
|  87 E = -2130.98 dE =  3.309174e-03 dH =  6.572096e-03                       |
|  88 E = -2131.01 dE =  2.599175e-02 dH =  9.596442e-03                       |
|  89 E = -2130.98 dE =  2.919382e-02 dH =  1.267724e-02                       |
|  90 E = -2130.98 dE =  1.957329e-04 dH =  3.197838e-03                       |
|  91 E = -2130.99 dE =  1.351047e-02 dH =  2.446070e-03                       |
|  92 E = -2131.01 dE =  1.396774e-02 dH =  7.265494e-03                       |
|  93 E = -2131.03 dE =  2.108273e-02 dH =  2.595500e-03                       |
|  94 E = -2131.04 dE =  1.060733e-02 dH =  5.025833e-03                       |
|  95 E = -2131.07 dE =  3.387715e-02 dH =  1.077058e-03                       |
|  96 E = -2131.08 dE =  8.141124e-03 dH =  3.065652e-03                       |
|  97 E = -2131.13 dE =  4.677530e-02 dH =  1.240023e-03                       |
|  98 E = -2131.17 dE =  4.429964e-02 dH =  1.311250e-03                       |
|  99 E = -2131.17 dE =  3.661235e-03 dH =  3.585276e-03                       |
| Forces step =   0   E = -765203.31173 eV   Max force = 6.01682 eV/Ang        |
|   0 E = -2118.99 dE =  1.307429e+01 dH =  5.677275e-01                       |
|   1 E = -2117.65 dE =  1.342347e+00 dH =  8.545998e+00                       |
|   2 E = -2130.64 dE =  1.298971e+01 dH =  1.368381e+00                       |
|   3 E = -2130.34 dE =  2.990192e-01 dH =  5.399655e-01                       |
|   4 E = -2130.26 dE =  8.276882e-02 dH =  2.834258e-01                       |
|   5 E = -2130.76 dE =  5.029129e-01 dH =  2.884718e-01                       |
|   6 E = -2130.99 dE =  2.261107e-01 dH =  2.414735e-01                       |
|   7 E = -2131.04 dE =  5.457027e-02 dH =  1.995534e-01                       |
|   8 E = -2131.35 dE =  3.043243e-01 dH =  1.756956e-01                       |
|   9 E = -2131.43 dE =  8.419230e-02 dH =  9.013535e-02                       |
|  10 E = -2131.82 dE =  3.874846e-01 dH =  6.139603e-02                       |
|  11 E = -2131.75 dE =  6.761264e-02 dH =  1.283102e-01                       |
|  12 E = -2131.46 dE =  2.894077e-01 dH =  8.679698e-02                       |
|  13 E = -2131.56 dE =  9.478036e-02 dH =  5.197840e-02                       |
|  14 E = -2131.51 dE =  4.699720e-02 dH =  3.066682e-02                       |
|  15 E = -2131.53 dE =  1.983248e-02 dH =  1.464429e-02                       |
|  16 E = -2131.56 dE =  3.158557e-02 dH =  1.316957e-02                       |
|  17 E = -2131.54 dE =  2.124184e-02 dH =  3.637128e-03                       |
|  18 E = -2131.55 dE =  1.033759e-02 dH =  8.870392e-03                       |
|  19 E = -2131.54 dE =  6.541440e-03 dH =  1.244425e-03                       |
|  20 E = -2131.54 dE =  7.432207e-03 dH =  1.963396e-03                       |
|  21 E = -2131.54 dE =  7.376765e-03 dH =  4.893265e-03                       |
|  22 E = -2131.54 dE =  7.781094e-03 dH =  9.721774e-04                       |
|  23 E = -2131.54 dE =  4.308811e-05 dH =  7.574615e-04                       |
|  24 E = -2131.54 dE =  1.345683e-03 dH =  8.990234e-04                       |
|  25 E = -2131.53 dE =  3.716294e-03 dH =  4.996758e-04                       |
|  26 E = -2131.52 dE =  1.313010e-02 dH =  9.519491e-04                       |
|  27 E = -2131.52 dE =  3.816703e-04 dH =  9.281196e-04                       |
|  28 E = -2131.51 dE =  4.067992e-03 dH =  4.110159e-04                       |
|  29 E = -2131.52 dE =  1.665734e-03 dH =  5.675218e-04                       |
|  30 E = -2131.51 dE =  2.477252e-03 dH =  8.082566e-05                       |
|  31 E = -2131.51 dE =  8.079868e-04 dH =  4.331859e-04                       |
|  32 E = -2131.51 dE =  9.851054e-04 dH =  4.430989e-04                       |
|  33 E = -2131.51 dE =  9.158823e-04 dH =  3.458487e-04                       |
|  34 E = -2131.51 dE =  6.604576e-04 dH =  1.359651e-04                       |
|  35 E = -2131.51 dE =  5.106089e-04 dH =  9.351696e-05                       |
|  36 E = -2131.51 dE =  3.261506e-04 dH =  1.114099e-04                       |
|  37 E = -2131.51 dE =  4.740893e-05 dH =  1.884531e-04                       |
|  38 E = -2131.51 dE =  3.952145e-04 dH =  1.509951e-04                       |
|  39 E = -2131.51 dE =  7.164275e-04 dH =  1.479892e-04                       |
|  40 E = -2131.51 dE =  2.393450e-04 dH =  1.192058e-04                       |
|  41 E = -2131.51 dE =  4.333594e-04 dH =  1.013216e-04                       |
|  42 E = -2131.51 dE =  7.294543e-05 dH =  9.508745e-05                       |
|   0 E = -3165.16 dE =  1.000000e+00 dH =  8.590830e-01                       |
|   1 E = -3145.11 dE =  2.005305e+01 dH =  1.860522e+00                       |
|   2 E = -2975.81 dE =  1.692939e+02 dH =  6.782197e-01                       |
|   3 E = -2867.75 dE =  1.080611e+02 dH =  1.728978e+00                       |
|   4 E = -2679.19 dE =  1.885643e+02 dH =  1.117660e+00                       |
|   5 E = -2466.46 dE =  2.127279e+02 dH =  1.739889e+00                       |
|   6 E = -2162.54 dE =  3.039181e+02 dH =  2.411118e+00                       |
|   7 E = -2138.27 dE =  2.427270e+01 dH =  1.484340e+00                       |
|   8 E = -2137.64 dE =  6.331286e-01 dH =  8.422844e-01                       |
|   9 E = -2147.56 dE =  9.920916e+00 dH =  5.037763e-01                       |
|  10 E = -2162.55 dE =  1.499632e+01 dH =  3.173404e-01                       |
|  11 E = -2152.88 dE =  9.670837e+00 dH =  2.978607e-01                       |
|  12 E = -2154.23 dE =  1.347982e+00 dH =  2.124062e-01                       |
|  13 E = -2158.18 dE =  3.948370e+00 dH =  1.690426e-01                       |
|  14 E = -2148.94 dE =  9.240597e+00 dH =  1.603941e-01                       |
|  15 E = -2151.51 dE =  2.572628e+00 dH =  6.609246e-02                       |
|  16 E = -2150.12 dE =  1.386155e+00 dH =  1.245756e-01                       |
|  17 E =  -2150.2 dE =  7.328171e-02 dH =  9.572403e-02                       |
|  18 E = -2146.92 dE =  3.282220e+00 dH =  6.575463e-02                       |
|  19 E = -2146.12 dE =  8.005026e-01 dH =  8.811414e-02                       |
|  20 E = -2146.24 dE =  1.220659e-01 dH =  4.365683e-02                       |
|  21 E = -2140.69 dE =  5.544871e+00 dH =  6.767492e-02                       |
|  22 E = -2138.88 dE =  1.816803e+00 dH =  1.169415e-01                       |
|  23 E = -2139.08 dE =  2.060664e-01 dH =  2.628271e-02                       |
|  24 E = -2138.41 dE =  6.679793e-01 dH =  4.470329e-02                       |
|  25 E = -2138.74 dE =  3.262617e-01 dH =  1.779712e-01                       |
|  26 E = -2139.06 dE =  3.204413e-01 dH =  2.023516e-02                       |
|  27 E = -2139.05 dE =  7.304542e-03 dH =  2.633837e-02                       |
|  28 E = -2139.14 dE =  9.087249e-02 dH =  1.680686e-02                       |
|  29 E = -2139.07 dE =  7.494174e-02 dH =  1.631753e-02                       |
|  30 E = -2139.06 dE =  8.668791e-03 dH =  1.761190e-02                       |
|  31 E = -2138.99 dE =  7.135656e-02 dH =  7.443430e-03                       |
|  32 E = -2139.05 dE =  6.286676e-02 dH =  6.427585e-03                       |
|  33 E = -2139.08 dE =  3.095430e-02 dH =  6.345925e-03                       |
|  34 E = -2139.09 dE =  4.960225e-03 dH =  6.571232e-03                       |
|  35 E = -2139.23 dE =  1.395950e-01 dH =  9.435293e-03                       |
|  36 E = -2139.21 dE =  1.741059e-02 dH =  9.803602e-03                       |
|  37 E = -2139.49 dE =  2.803976e-01 dH =  9.645959e-03                       |
|  38 E = -2139.63 dE =  1.415810e-01 dH =  6.218340e-03                       |
|  39 E = -2139.75 dE =  1.164752e-01 dH =  1.262157e-02                       |
|  40 E = -2139.62 dE =  1.243861e-01 dH =  8.630457e-03                       |
|  41 E = -2140.41 dE =  7.869125e-01 dH =  1.056598e-02                       |
|  42 E = -2139.43 dE =  9.837087e-01 dH =  8.795255e-03                       |
|  43 E = -2139.63 dE =  2.046564e-01 dH =  1.011792e-02                       |
|  44 E = -2140.04 dE =  4.073335e-01 dH =  8.513025e-03                       |
|  45 E = -2140.26 dE =  2.225452e-01 dH =  5.526287e-03                       |
|  46 E = -2140.98 dE =  7.218414e-01 dH =  6.323154e-03                       |
|  47 E = -2140.79 dE =  1.936174e-01 dH =  4.605329e-03                       |
|  48 E = -2140.85 dE =  5.756879e-02 dH =  1.269081e-02                       |
|  49 E = -2140.45 dE =  3.940262e-01 dH =  1.184834e-02                       |
|  50 E = -2140.46 dE =  7.328866e-03 dH =  1.482907e-02                       |
|  51 E = -2140.78 dE =  3.203147e-01 dH =  5.347345e-03                       |
|  52 E = -2141.76 dE =  9.761703e-01 dH =  6.954658e-03                       |
|  53 E = -2141.72 dE =  3.772399e-02 dH =  4.766808e-03                       |
|  54 E = -2141.61 dE =  1.111292e-01 dH =  7.298380e-03                       |
|  55 E = -2141.18 dE =  4.284125e-01 dH =  7.566565e-03                       |
|  56 E = -2141.24 dE =  6.086961e-02 dH =  8.397869e-03                       |
|  57 E = -2141.25 dE =  7.097670e-03 dH =  1.001691e-02                       |
|  58 E = -2141.21 dE =  4.080426e-02 dH =  3.372864e-03                       |
|  59 E = -2141.42 dE =  2.142911e-01 dH =  4.315387e-03                       |
|  60 E =  -2141.5 dE =  7.996300e-02 dH =  1.061199e-02                       |
|  61 E =  -2141.4 dE =  1.011860e-01 dH =  7.818916e-03                       |
|  62 E = -2141.37 dE =  3.025241e-02 dH =  5.869132e-03                       |
|  63 E = -2141.58 dE =  2.115638e-01 dH =  4.165306e-03                       |
|  64 E = -2141.54 dE =  4.151947e-02 dH =  6.003915e-03                       |
|  65 E = -2141.52 dE =  1.650350e-02 dH =  1.018501e-02                       |
|  66 E = -2141.58 dE =  5.779131e-02 dH =  5.811064e-03                       |
|  67 E = -2141.64 dE =  5.362593e-02 dH =  5.269019e-03                       |
|  68 E = -2141.65 dE =  1.956559e-02 dH =  5.613548e-03                       |
|  69 E = -2141.63 dE =  2.175663e-02 dH =  4.967364e-03                       |
|  70 E = -2141.68 dE =  5.176151e-02 dH =  2.156381e-03                       |
|  71 E = -2141.74 dE =  5.792480e-02 dH =  6.326380e-03                       |
|  72 E = -2141.76 dE =  1.836147e-02 dH =  3.623477e-03                       |


And in the second Force step, after 42 electronic step, the electronic steps started again from 0.

Do you think the electronic steps reach 99 is normal?

and also, why the electronic steps start from the beginning after 42 steps?


Thank you for your ideas!

Yasheng

[Ulrik G. Vej-Hansen]

100 steps is the default number of steps for the SCF loop in ATK, so this means that your calculation, probably, did not converge to the specified tolerance. If you loom directly in the log-file, you will see a warning about this after the 100th step (the count starts from 0).

The reason it stops after 42 in the second iteration is that it has converged to the specified tolerance. This is what you should consider normal behavior.

As the second step converges your calculation might still end up being usable, but I would advise you to check your results carefully, and be very cautious with using results directly from an unconverged calculation.

[yasheng]

Thanks. If the electronic step reaches the maximum of 100 and the converge criteria is still not reached, what parameters should we change? Please assume that the initial geometry has no problem. Thanks

[Petr Khomyakov]

In 'Iteration control parameters', you may increase 'Maximum steps' from 100 to whatever you think is reasonable, e.g., 200.
However, it might also be that your computational settings are not appropriate, e.g., the number of k-points, electron temperature or some other setting. This may cause an instability of the self-consistent calculation. In this case, you should identify which of the computational settings (parameters) are responsible for the slow convergence.