Author Topic: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)  (Read 8101 times)

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Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« on: August 16, 2010, 11:05 »
Hello, I have a very small device which I am using for testing purposes (see attached picture (2x2 unitcells in A-B-plane for visualization only, one copper and one carbon atom is marked, together with its artificial copies)). I scripted the structure manually. The electordes are made of copper (111)-planes perpendicular to the z-direction with 4 atoms per plane. I have one copy of each electrode in the center and two extra layers at the central carbon, which is a (1,1)CNT (which is no real CNT at all). This will be bigger later. I left most of the parameters default expect the following:
Code
numAcc = NumericalAccuracyParameters(electron_temperature = 3000.0 * Kelvin, k_point_sampling = (5, 5, 100))
itCon = IterationControlParameters(damping_factor = 0.01, number_of_history_steps = 20)
left_electrode_calculator = LCAOCalculator(numerical_accuracy_parameters = numAcc, iteration_control_parameters = itCon,)
right_electrode_calculator = LCAOCalculator(numerical_accuracy_parameters = numAcc, iteration_control_parameters = itCon,)
calculator = DeviceLCAOCalculator(numerical_accuracy_parameters = numAcc,
                                  iteration_control_parameters = itCon,
                                  electrode_calculators = [left_electrode_calculator, right_electrode_calculator])

device.setCalculator(calculator)
nlprint(device)
device.update()
nlsave('Test02.nc', device, labels=['SCF_T3000_k_5_5_100'])
But it refuses to converge within 100 steps. Below is the output I got with " cat outputfile | grep 'dE' ":
Code
|   0 E = -9.28358 dE =  1.000000e+00 dH =  1.957292e+00                       |  <- Left Electrode
|   1 E =  -24.951 dE =  1.566745e+01 dH =  1.907528e+00                       |
|   2 E =  -25.092 dE =  1.409716e-01 dH =  6.698269e-02                       |
|   3 E = -24.1539 dE =  9.380961e-01 dH =  1.352402e-01                       |
|   4 E = -26.3725 dE =  2.218593e+00 dH =  2.031978e-01                       |
|   5 E = -26.0375 dE =  3.350403e-01 dH =  3.761344e-02                       |
|   6 E =  -26.053 dE =  1.554116e-02 dH =  1.293788e-03                       |
|   7 E = -26.0527 dE =  3.278675e-04 dH =  2.380394e-03                       |
|   8 E = -26.0526 dE =  9.655686e-05 dH =  2.350997e-03                       |
|   9 E = -26.0525 dE =  4.599861e-05 dH =  2.342983e-03                       |
|  10 E = -26.0525 dE =  2.811217e-05 dH =  2.339151e-03                       |
|  11 E = -26.0525 dE =  1.601581e-05 dH =  2.336802e-03                       |
|  12 E = -26.0525 dE =  1.225662e-05 dH =  2.335474e-03                       |
|  13 E = -26.0525 dE =  7.343548e-06 dH =  2.334443e-03                       |
|  14 E = -26.0525 dE =  7.625876e-06 dH =  2.333822e-03                       |
|  15 E = -26.0525 dE =  6.076573e-06 dH =  2.333187e-03                       |
|  16 E = -26.0524 dE =  5.043814e-06 dH =  2.332684e-03                       |
|  17 E = -26.0524 dE =  3.063014e-06 dH =  2.332262e-03                       |
|  18 E = -26.0524 dE =  2.385551e-06 dH =  2.332006e-03                       |
|  19 E = -26.0524 dE =  2.247365e-07 dH =  2.331799e-03                       |
|  20 E = -25.9834 dE =  6.905499e-02 dH =  2.331780e-03                       |
|  21 E = -26.0532 dE =  6.977171e-02 dH =  5.553639e-03                       |
|  22 E = -26.0383 dE =  1.490374e-02 dH =  2.506854e-03                       |
|  23 E = -26.0384 dE =  1.791781e-04 dH =  5.323370e-04                       |
|  24 E = -26.0346 dE =  3.818816e-03 dH =  5.479463e-04                       |
|  25 E = -26.0331 dE =  1.542964e-03 dH =  1.825500e-04                       |
|  26 E = -26.0328 dE =  2.212606e-04 dH =  2.140062e-05                       |
|  27 E = -26.0328 dE =  3.735856e-06 dH =  2.014998e-06                       |
|   0 E = -52.1175 dE =  1.000000e+00 dH =  8.002716e+01                       |  <- Equiv. Bulk
|   1 E = -55.3747 dE =  3.257236e+00 dH =  3.539836e+01                       |
|   2 E = -62.5345 dE =  7.159738e+00 dH =  2.484458e+01                       |
|   3 E = -65.5368 dE =  3.002383e+00 dH =  1.020375e+01                       |
|   4 E = -75.9371 dE =  1.040029e+01 dH =  6.905815e+00                       |
|   5 E = -77.6137 dE =  1.676524e+00 dH =  9.486269e+00                       |
|   6 E = -97.0482 dE =  1.943454e+01 dH =  1.526916e+01                       |
|   7 E =  -103.99 dE =  6.941399e+00 dH =  1.421917e+01                       |
|   8 E = -107.827 dE =  3.837587e+00 dH =  1.230399e+01                       |
|   9 E = -108.742 dE =  9.152131e-01 dH =  1.833487e+01                       |
|  10 E = -108.767 dE =  2.463842e-02 dH =  1.092078e+01                       |
|  11 E = -112.023 dE =  3.256113e+00 dH =  1.132742e+01                       |
|  12 E = -110.458 dE =  1.564945e+00 dH =  1.592230e+01                       |
|  13 E = -109.914 dE =  5.440599e-01 dH =  5.424236e+00                       |
|  14 E = -110.002 dE =  8.817741e-02 dH =  3.900751e+00                       |
|  15 E =  -109.62 dE =  3.827935e-01 dH =  4.127336e+00                       |
|  16 E = -109.139 dE =  4.809340e-01 dH =  2.165962e+00                       |
|  17 E = -109.734 dE =  5.956971e-01 dH =  2.356494e+00                       |
|  18 E = -109.805 dE =  7.118364e-02 dH =  3.485979e+00                       |
|  19 E = -109.908 dE =  1.021554e-01 dH =  5.150541e+00                       |
|  20 E = -110.168 dE =  2.603592e-01 dH =  4.826544e-01                       |
|  21 E = -110.408 dE =  2.397511e-01 dH =  1.881110e+00                       |
|  22 E = -110.048 dE =  3.597512e-01 dH =  2.535395e+00                       |
|  23 E = -109.552 dE =  4.960595e-01 dH =  7.478923e-01                       |
|  24 E = -109.772 dE =  2.198320e-01 dH =  2.761119e-01                       |
|  25 E = -109.983 dE =  2.116189e-01 dH =  2.909817e-01                       |
|  26 E = -110.022 dE =  3.888809e-02 dH =  2.134411e-01                       |
|  27 E = -110.059 dE =  3.632988e-02 dH =  2.336451e-01                       |
|  28 E = -110.117 dE =  5.861831e-02 dH =  2.787550e-01                       |
|  29 E = -110.108 dE =  9.665085e-03 dH =  1.978950e-01                       |
|  30 E = -110.131 dE =  2.338280e-02 dH =  7.858236e-02                       |
|  31 E = -110.121 dE =  9.874759e-03 dH =  2.802419e-02                       |
|  32 E = -110.119 dE =  1.730446e-03 dH =  2.785925e-02                       |
|  33 E = -110.119 dE =  9.733476e-05 dH =  7.508533e-03                       |
|  34 E =  -110.13 dE =  1.097536e-02 dH =  2.656777e-02                       |
|  35 E = -110.129 dE =  1.208967e-03 dH =  6.615630e-03                       |
|  36 E = -110.133 dE =  3.893389e-03 dH =  9.248499e-03                       |
|  37 E = -110.133 dE =  1.889237e-04 dH =  3.382227e-03                       |
|   0 E = -102.621 dE =  1.000000e+00 dH =  7.157121e-01                       |  <- TwoProbe
|   1 E = -102.584 dE =  3.646259e-02 dH =  3.409074e-01                       |
|   2 E = -102.274 dE =  3.098169e-01 dH =  3.312632e-01                       |
|   3 E =  -102.25 dE =  2.418133e-02 dH =  2.492674e-02                       |
|   4 E = -102.264 dE =  1.352417e-02 dH =  1.225670e-02                       |
|   5 E = -102.332 dE =  6.785265e-02 dH =  1.140780e-02                       |
|   6 E = -102.345 dE =  1.320389e-02 dH =  6.749163e-02                       |
|   7 E = -102.338 dE =  6.884866e-03 dH =  5.286386e-02                       |
|   8 E = -102.335 dE =  2.798107e-03 dH =  1.675101e-02                       |
|   9 E = -102.375 dE =  4.025102e-02 dH =  1.578997e-02                       |
|  10 E = -102.413 dE =  3.751979e-02 dH =  2.275917e-02                       |
|  11 E = -102.429 dE =  1.652063e-02 dH =  5.412494e-02                       |
|  12 E = -102.489 dE =  6.002332e-02 dH =  6.115327e-02                       |
|  13 E = -102.507 dE =  1.729930e-02 dH =  1.882245e-02                       |
|  14 E = -102.608 dE =  1.017362e-01 dH =  1.453195e-02                       |
|  15 E = -102.487 dE =  1.217324e-01 dH =  4.059554e-02                       |
|  16 E = -102.575 dE =  8.794406e-02 dH =  3.813336e-02                       |
|  17 E = -102.285 dE =  2.892916e-01 dH =  4.278893e-02                       |
|  18 E = -102.166 dE =  1.192052e-01 dH =  4.539961e-02                       |
|  19 E = -102.196 dE =  2.971796e-02 dH =  4.290032e-02                       |
|  20 E = -101.991 dE =  2.053542e-01 dH =  3.926788e-02                       |
|  21 E = -102.628 dE =  6.375890e-01 dH =  3.400972e-02                       |
|  22 E = -103.718 dE =  1.089482e+00 dH =  4.566194e-02                       |
|  23 E = -103.083 dE =  6.348282e-01 dH =  1.873589e-01                       |
|  24 E = -102.153 dE =  9.296264e-01 dH =  7.185801e-02                       |
|  25 E = -102.056 dE =  9.735942e-02 dH =  6.939121e-02                       |
|  26 E = -100.228 dE =  1.827633e+00 dH =  6.461525e-02                       |
|  27 E = -99.9976 dE =  2.305169e-01 dH =  3.685884e-01                       |
|  28 E = -100.314 dE =  3.161853e-01 dH =  3.695522e-01                       |
|  29 E =  -101.36 dE =  1.046606e+00 dH =  2.896509e-01                       |
|  30 E = -101.363 dE =  2.479714e-03 dH =  1.283334e-01                       |
|  31 E = -101.324 dE =  3.864634e-02 dH =  1.472880e-01                       |
|  32 E = -101.458 dE =  1.334152e-01 dH =  1.493884e-01                       |
|  33 E = -102.228 dE =  7.706878e-01 dH =  1.339231e-01                       |
|  34 E = -102.342 dE =  1.133917e-01 dH =  1.048693e-01                       |
|  35 E = -102.721 dE =  3.792269e-01 dH =  1.042257e-01                       |
|  36 E = -103.016 dE =  2.954290e-01 dH =  1.152679e-01                       |
|  37 E = -103.013 dE =  3.582533e-03 dH =  1.341734e-01                       |
|  38 E = -103.031 dE =  1.777184e-02 dH =  1.304675e-01                       |
|  39 E = -103.013 dE =  1.746905e-02 dH =  1.330147e-01                       |
|  40 E = -102.942 dE =  7.090189e-02 dH =  1.315609e-01                       |
|  41 E = -102.941 dE =  1.088833e-03 dH =  1.242441e-01                       |
|  42 E =   -102.9 dE =  4.090990e-02 dH =  1.240422e-01                       |
|  43 E = -102.896 dE =  4.641878e-03 dH =  1.179475e-01                       |
|  44 E = -102.983 dE =  8.695819e-02 dH =  1.193143e-01                       |
|  45 E = -102.818 dE =  1.648690e-01 dH =  1.258797e-01                       |
|  46 E = -102.707 dE =  1.106669e-01 dH =  1.138266e-01                       |
|  47 E = -102.636 dE =  7.069018e-02 dH =  1.105154e-01                       |
|  48 E = -102.569 dE =  6.743514e-02 dH =  1.084540e-01                       |
|  49 E = -102.065 dE =  5.042223e-01 dH =  1.077418e-01                       |
|  50 E = -102.279 dE =  2.145969e-01 dH =  1.076242e-01                       |
|  51 E =  -102.34 dE =  6.102456e-02 dH =  1.032777e-01                       |
|  52 E = -101.539 dE =  8.014810e-01 dH =  1.032364e-01                       |
|  53 E =  -101.62 dE =  8.083190e-02 dH =  1.447540e-01                       |
|  54 E = -101.042 dE =  5.775699e-01 dH =  1.281750e-01                       |
|  55 E = -100.581 dE =  4.612885e-01 dH =  2.054891e-01                       |
|  56 E = -101.522 dE =  9.411875e-01 dH =  2.758580e-01                       |
|  57 E =  -102.04 dE =  5.181671e-01 dH =  1.312995e-01                       |
|  58 E = -101.189 dE =  8.508337e-01 dH =  1.145268e-01                       |
|  59 E = -100.577 dE =  6.119079e-01 dH =  1.904290e-01                       |
|  60 E = -101.524 dE =  9.467545e-01 dH =  2.782521e-01                       |
|  61 E = -101.686 dE =  1.623138e-01 dH =  1.343176e-01                       |
|  62 E = -102.107 dE =  4.207239e-01 dH =  1.297906e-01                       |
|  63 E = -101.178 dE =  9.294024e-01 dH =  1.146502e-01                       |
|  64 E = -101.892 dE =  7.140627e-01 dH =  1.940070e-01                       |
|  65 E = -102.334 dE =  4.424037e-01 dH =  1.172509e-01                       |
|  66 E = -102.306 dE =  2.852777e-02 dH =  1.142363e-01                       |
|  67 E =  -102.21 dE =  9.591331e-02 dH =  1.130270e-01                       |
|  68 E = -102.284 dE =  7.386085e-02 dH =  1.134358e-01                       |
|  69 E = -101.687 dE =  5.967967e-01 dH =  1.138563e-01                       |
|  70 E = -100.917 dE =  7.699771e-01 dH =  1.402786e-01                       |
|  71 E = -100.626 dE =  2.911824e-01 dH =  2.284667e-01                       |
|  72 E = -100.802 dE =  1.761745e-01 dH =  2.682293e-01                       |
|  73 E = -100.672 dE =  1.302223e-01 dH =  2.311967e-01                       |
|  74 E =  -100.75 dE =  7.836917e-02 dH =  2.601875e-01                       |
|  75 E =  -100.78 dE =  3.001792e-02 dH =  2.411524e-01                       |
|  76 E = -100.817 dE =  3.747257e-02 dH =  2.382292e-01                       |
|  77 E = -100.878 dE =  6.017445e-02 dH =  2.316780e-01                       |
|  78 E = -100.832 dE =  4.595723e-02 dH =  2.216465e-01                       |
|  79 E = -100.945 dE =  1.134485e-01 dH =  2.312301e-01                       |
|  80 E = -101.031 dE =  8.574788e-02 dH =  2.110932e-01                       |
|  81 E = -100.945 dE =  8.641087e-02 dH =  2.001982e-01                       |
|  82 E = -100.875 dE =  6.974777e-02 dH =  2.150934e-01                       |
|  83 E = -100.986 dE =  1.109005e-01 dH =  2.248064e-01                       |
|  84 E = -101.515 dE =  5.293752e-01 dH =  2.057519e-01                       |
|  85 E = -101.642 dE =  1.274513e-01 dH =  1.434845e-01                       |
|  86 E = -101.554 dE =  8.890799e-02 dH =  1.384801e-01                       |
|  87 E = -101.888 dE =  3.340234e-01 dH =  1.467488e-01                       |
|  88 E =  -102.02 dE =  1.323257e-01 dH =  1.231425e-01                       |
|  89 E =  -102.39 dE =  3.698263e-01 dH =  1.205212e-01                       |
|  90 E = -101.968 dE =  4.215551e-01 dH =  1.171929e-01                       |
|  91 E = -101.973 dE =  5.219843e-03 dH =  1.238743e-01                       |
|  92 E = -101.957 dE =  1.681175e-02 dH =  1.216673e-01                       |
|  93 E = -101.981 dE =  2.420225e-02 dH =  1.222801e-01                       |
|  94 E = -102.066 dE =  8.529214e-02 dH =  1.212431e-01                       |
|  95 E = -101.894 dE =  1.721380e-01 dH =  1.177741e-01                       |
|  96 E = -101.491 dE =  4.031971e-01 dH =  1.261367e-01                       |
|  97 E = -101.604 dE =  1.130753e-01 dH =  1.566322e-01                       |
|  98 E = -102.052 dE =  4.485234e-01 dH =  1.396589e-01                       |
|  99 E = -101.873 dE =  1.790571e-01 dH =  1.193218e-01                       |  <- Did not converge!
I also tried
Code
numAcc = NumericalAccuracyParameters(electron_temperature = 1000.0 * Kelvin, k_point_sampling = (10, 10, 100))
with default iteration control and left it running over the weekend and it did not converge within >450 steps. The total energy more or less fluctuates up and down. 1.) Is the reason for the non-convergence related to the unrealistic structure? 2.) What are reasonable parameters for such a copper-carbon system (maybe with a more reasonable CNT)? What should I change according to the defaults (especially for saving computation time without too much accuracy loss)? --> With a bigger (diameter) CNT and a good spacing, I need LOTS of copper atoms  :-\ so I can not afford to do extensive parameter space searches to find the best speed/accuracy combination. 3.) How much can I reduce the numbers of k-points kx and ky when I go to bigger unitcells (more copper atoms in the A-B-plane)? Thank you very much for some hints!

Offline Nordland

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #1 on: August 16, 2010, 12:58 »
1) Most likely, but I will try to take a look at it. ( The plot must be have in the old VNL)
2) Good parameters are in general quite transferable, so if it works good for a very small copper-carbon system, it is safe to use these parameters for more time-consuming parameters.
3) My rule of thumb is that, if you double the spacing in the XY, you can half the number of k-points. However I will always use a odd number of k-points, such that the Gamma point is always included so I would use 9,9,100 or 11,11,100.

Offline ziand

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #2 on: August 19, 2010, 15:52 »
Hello, I would like to bring this up again, because I am still not successful with my calculation. This time a have attached my script (CNTDevice05_VNL.py, as saved by VNL). The original is handmade and a bit difficult to understand. It is now a (2,2) CNT between 3x3x3 Cu-Electrodes with 5 Screening layers in the center. The Cu-CNT-distance is 1.2 Ang. Electrodes and equiv. bulk does converge but no convergence in TwoProbe-part:
Code
|   0 E = -20.8903 dE =  1.000000e+00 dH =  1.957276e+00                       | <- Electrode
|   1 E =   -56.13 dE =  3.523976e+01 dH =  1.907500e+00                       |
|   2 E = -56.4382 dE =  3.082075e-01 dH =  6.690318e-02                       |
|   3 E = -54.1323 dE =  2.305970e+00 dH =  1.353523e-01                       |
|   4 E = -59.5399 dE =  5.407669e+00 dH =  2.119826e-01                       |
|   5 E = -58.5006 dE =  1.039338e+00 dH =  4.817927e-02                       |
|   6 E = -58.5408 dE =  4.025139e-02 dH =  2.980778e-03                       |
|   7 E = -58.5399 dE =  9.637842e-04 dH =  1.080808e-03                       |
|   8 E = -58.5398 dE =  9.230809e-05 dH =  1.128300e-03                       |
|   9 E = -58.5398 dE =  3.171017e-05 dH =  1.132455e-03                       |
|  10 E = -58.5397 dE =  1.224041e-05 dH =  1.133903e-03                       |
|  11 E = -58.5397 dE =  8.377665e-06 dH =  1.134465e-03                       |
|  12 E = -58.5397 dE =  6.348165e-06 dH =  1.134850e-03                       |
|  13 E = -58.5397 dE =  6.330555e-06 dH =  1.135140e-03                       |
|  14 E = -58.5397 dE =  2.937236e-06 dH =  1.135429e-03                       |
|  15 E = -58.5397 dE =  3.631438e-07 dH =  1.135563e-03                       |
|  16 E = -58.5397 dE =  1.275348e-06 dH =  1.135581e-03                       |
|  17 E = -58.5397 dE =  1.334011e-07 dH =  1.135640e-03                       |
|  18 E = -58.5397 dE =  1.142419e-06 dH =  1.135635e-03                       |
|  19 E = -58.5397 dE =  8.286003e-07 dH =  1.135687e-03                       |
|  20 E = -58.4892 dE =  5.050537e-02 dH =  1.135649e-03                       |
|  21 E = -58.5934 dE =  1.042082e-01 dH =  3.453523e-03                       |
|  22 E = -58.5694 dE =  2.398875e-02 dH =  1.724574e-03                       |
|  23 E = -58.5699 dE =  4.556525e-04 dH =  5.027217e-04                       |
|  24 E = -58.5587 dE =  1.123818e-02 dH =  5.182639e-04                       |
|  25 E = -58.5586 dE =  4.736346e-05 dH =  3.235634e-05                       |
|  26 E = -58.5579 dE =  6.571688e-04 dH =  2.804575e-05                       |
|  27 E = -58.5581 dE =  1.815985e-04 dH =  2.094951e-06                       |
|  28 E = -58.5579 dE =  1.920076e-04 dH =  8.625724e-06                       |
|  29 E = -58.5579 dE =  1.288967e-06 dH =  1.034788e-06                       |
|   0 E =  -110.71 dE =  1.000000e+00 dH =  1.009868e+02                       | <- Equiv. bulk
|   1 E = -121.272 dE =  1.056162e+01 dH =  7.211682e+01                       |
|   2 E = -149.944 dE =  2.867240e+01 dH =  4.647964e+01                       |
|   3 E =  -152.25 dE =  2.305415e+00 dH =  7.285312e+00                       |
|   4 E = -201.001 dE =  4.875096e+01 dH =  1.118912e+01                       |
|   5 E = -223.523 dE =  2.252243e+01 dH =  2.218709e+01                       |
|   6 E = -238.881 dE =  1.535790e+01 dH =  2.786134e+01                       |
|   7 E = -236.484 dE =  2.396964e+00 dH =  8.941857e+00                       |
|   8 E = -223.033 dE =  1.345135e+01 dH =  1.977989e+00                       |
|   9 E = -226.156 dE =  3.123243e+00 dH =  2.926644e+01                       |
|  10 E = -247.145 dE =  2.098926e+01 dH =  1.071607e+01                       |
|  11 E = -242.554 dE =  4.590670e+00 dH =  8.008601e+00                       |
|  12 E = -241.721 dE =  8.331706e-01 dH =  6.226738e-01                       |
|  13 E = -242.216 dE =  4.947008e-01 dH =  4.166907e+00                       |
|  14 E = -244.037 dE =  1.821158e+00 dH =  4.518106e+00                       |
|  15 E = -244.208 dE =  1.706041e-01 dH =  4.408070e+00                       |
|  16 E = -244.397 dE =  1.891802e-01 dH =  3.015983e-01                       |
|  17 E = -243.855 dE =  5.418753e-01 dH =  1.195465e+00                       |
|  18 E = -243.031 dE =  8.235698e-01 dH =  4.963947e-01                       |
|  19 E = -243.127 dE =  9.525041e-02 dH =  4.491824e-01                       |
|  20 E = -243.154 dE =  2.731945e-02 dH =  5.112871e-01                       |
|  21 E =  -243.39 dE =  2.356967e-01 dH =  8.001172e-01                       |
|  22 E = -243.919 dE =  5.290743e-01 dH =  6.794722e-01                       |
|  23 E =     -244 dE =  8.084605e-02 dH =  9.594760e-01                       |
|  24 E = -243.867 dE =  1.324936e-01 dH =  1.244786e+00                       |
|  25 E = -243.775 dE =  9.230539e-02 dH =  6.266162e-01                       |
|  26 E =  -243.58 dE =  1.946143e-01 dH =  5.408983e-01                       |
|  27 E = -243.639 dE =  5.896883e-02 dH =  8.247172e-02                       |
|  28 E = -243.664 dE =  2.445240e-02 dH =  1.055037e-01                       |
|  29 E =  -243.71 dE =  4.597387e-02 dH =  1.550155e-02                       |
|  30 E = -243.759 dE =  4.918911e-02 dH =  2.515417e-02                       |
|  31 E = -243.752 dE =  6.305173e-03 dH =  3.037211e-03                       |
|  32 E = -243.762 dE =  9.363267e-03 dH =  1.664519e-02                       |
|  33 E = -243.763 dE =  8.528713e-04 dH =  3.496853e-03                       |
|   0 E = -225.335 dE =  1.000000e+00 dH =  9.363452e-02                       | <- Twoprobe
|   1 E = -225.294 dE =  4.176986e-02 dH =  7.452228e-02                       |
|   2 E = -225.215 dE =  7.903746e-02 dH =  5.626047e-02                       |
|   3 E =  -225.22 dE =  5.803618e-03 dH =  2.506564e-02                       |
|   4 E = -225.264 dE =  4.371099e-02 dH =  2.488792e-02                       |
|   5 E = -225.287 dE =  2.321329e-02 dH =  1.272123e-02                       |
|   6 E = -225.307 dE =  1.961078e-02 dH =  1.160233e-02                       |
|   7 E = -225.263 dE =  4.390269e-02 dH =  4.159432e-02                       |
|   8 E = -225.229 dE =  3.389984e-02 dH =  5.079352e-02                       |
|   9 E = -225.249 dE =  1.978960e-02 dH =  5.392745e-02                       |
|  10 E = -225.372 dE =  1.234593e-01 dH =  5.957962e-02                       |
|  11 E = -225.482 dE =  1.093724e-01 dH =  4.501307e-02                       |
|  12 E = -225.519 dE =  3.739564e-02 dH =  4.961228e-02                       |
|  13 E = -225.488 dE =  3.157798e-02 dH =  2.964251e-02                       |
|  14 E = -225.642 dE =  1.542799e-01 dH =  2.898864e-02                       |
|  15 E = -225.783 dE =  1.409029e-01 dH =  2.601631e-02                       |
|  16 E = -226.632 dE =  8.488593e-01 dH =  2.297366e-02                       |
|  17 E = -226.718 dE =  8.639873e-02 dH =  3.182469e-02                       |
|  18 E = -225.004 dE =  1.713841e+00 dH =  3.152199e-02                       |
|  19 E = -224.616 dE =  3.883860e-01 dH =  3.711429e-02                       |
|  20 E = -223.882 dE =  7.342086e-01 dH =  1.964908e-02                       |
|  21 E = -222.945 dE =  9.365870e-01 dH =  2.181191e-02                       |
|  22 E = -223.127 dE =  1.821873e-01 dH =  4.469189e-02                       |
|  23 E =  -221.63 dE =  1.497373e+00 dH =  6.715266e-02                       |
|  24 E = -221.468 dE =  1.621623e-01 dH =  4.952471e-02                       |
|  25 E = -219.837 dE =  1.630370e+00 dH =  4.969488e-02                       |
|  26 E = -219.996 dE =  1.583087e-01 dH =  3.579697e-01                       |
|  27 E = -220.736 dE =  7.404494e-01 dH =  2.720014e-01                       |
|  28 E = -219.855 dE =  8.809932e-01 dH =  1.570312e-01                       |
|  29 E = -219.497 dE =  3.584917e-01 dH =  3.096940e-01                       |
|  30 E = -219.398 dE =  9.866655e-02 dH =  4.468078e-01                       |
|  31 E = -219.534 dE =  1.356304e-01 dH =  4.571555e-01                       |
|  32 E = -220.136 dE =  6.024602e-01 dH =  4.051638e-01                       |
|  33 E = -220.177 dE =  4.097009e-02 dH =  2.830381e-01                       |
|  34 E = -220.526 dE =  3.491567e-01 dH =  2.215199e-01                       |
|  35 E = -219.882 dE =  6.438805e-01 dH =  1.283237e-01                       |
|  36 E = -222.143 dE =  2.260437e+00 dH =  2.951061e-01                       |
|  37 E = -221.246 dE =  8.971499e-01 dH =  1.393849e-01                       |
|  38 E = -223.724 dE =  2.478473e+00 dH =  2.075040e-01                       |
|  39 E =   -224.2 dE =  4.756083e-01 dH =  1.217057e-01                       |
|  40 E = -223.406 dE =  7.940436e-01 dH =  1.254945e-01                       |
|  41 E = -222.325 dE =  1.080254e+00 dH =  1.144766e-01                       |
|  42 E = -224.586 dE =  2.260614e+00 dH =  1.311356e-01                       |
|  43 E = -223.339 dE =  1.246915e+00 dH =  1.400633e-01                       |
|  44 E = -224.147 dE =  8.079455e-01 dH =  1.533126e-01                       |
|  45 E = -223.954 dE =  1.928614e-01 dH =  1.738676e-01                       |
|  46 E =  -224.53 dE =  5.761877e-01 dH =  1.055937e-01                       |
|  47 E = -223.147 dE =  1.382883e+00 dH =  1.278593e-01                       |
|  48 E = -225.875 dE =  2.727266e+00 dH =  1.586059e-01                       |
|  49 E = -223.746 dE =  2.128215e+00 dH =  3.408937e-02                       |
|  50 E = -222.726 dE =  1.020934e+00 dH =  1.331300e-01                       |
|  51 E = -225.413 dE =  2.687224e+00 dH =  1.875738e-01                       |
|  52 E = -225.412 dE =  3.012207e-04 dH =  3.382031e-02                       |
|  53 E = -225.246 dE =  1.666910e-01 dH =  1.321398e-01                       |
|  54 E = -224.382 dE =  8.637429e-01 dH =  1.631536e-01                       |
|  55 E = -224.267 dE =  1.149082e-01 dH =  1.143436e-01                       |
|  56 E =  -224.61 dE =  3.429622e-01 dH =  1.280675e-01                       |
|  57 E = -224.136 dE =  4.742515e-01 dH =  6.284084e-02                       |
|  58 E = -224.031 dE =  1.047932e-01 dH =  1.370065e-01                       |
|  59 E = -223.944 dE =  8.751751e-02 dH =  8.103981e-02                       |
|  60 E = -223.717 dE =  2.261716e-01 dH =  7.421981e-02                       |
|  61 E = -223.817 dE =  1.000885e-01 dH =  5.052695e-02                       |
|  62 E = -223.987 dE =  1.695080e-01 dH =  3.990154e-02                       |
|  63 E = -223.657 dE =  3.298231e-01 dH =  5.987026e-02                       |
|  64 E = -225.036 dE =  1.378524e+00 dH =  3.334702e-02                       |
|  65 E = -225.341 dE =  3.050525e-01 dH =  4.162848e-02                       |
|  66 E = -224.554 dE =  7.865437e-01 dH =  2.997149e-02                       |
|  67 E = -223.854 dE =  7.001479e-01 dH =  6.353649e-02                       |
|  68 E = -224.754 dE =  9.003458e-01 dH =  5.682679e-02                       |
|  69 E = -224.458 dE =  2.965301e-01 dH =  2.916979e-02                       |
|  70 E = -225.094 dE =  6.358226e-01 dH =  7.845589e-02                       |
|  71 E = -224.637 dE =  4.571124e-01 dH =  3.225368e-02                       |
|  72 E = -221.695 dE =  2.941543e+00 dH =  2.733654e-02                       |
|  73 E = -223.725 dE =  2.029614e+00 dH =  1.297130e-01                       |
|  74 E = -223.569 dE =  1.557242e-01 dH =  1.013819e-01                       |
|  75 E = -223.647 dE =  7.818403e-02 dH =  9.952629e-02                       |
|  76 E = -223.942 dE =  2.948086e-01 dH =  8.656757e-02                       |
|  77 E = -224.047 dE =  1.049101e-01 dH =  6.009318e-02                       |
|  78 E = -223.712 dE =  3.350405e-01 dH =  5.005753e-02                       |
|  79 E =   -224.1 dE =  3.886877e-01 dH =  7.279020e-02                       |
|  80 E = -224.257 dE =  1.569843e-01 dH =  4.518860e-02                       |
|  81 E = -223.864 dE =  3.937467e-01 dH =  3.856693e-02                       |
|  82 E = -223.481 dE =  3.828616e-01 dH =  7.190481e-02                       |
|  83 E = -224.053 dE =  5.717684e-01 dH =  9.508944e-02                       |
|  84 E = -223.163 dE =  8.895289e-01 dH =  5.414971e-02                       |
|  85 E = -224.501 dE =  1.338268e+00 dH =  1.218766e-01                       |
|  86 E =  -223.48 dE =  1.021771e+00 dH =  3.695947e-02                       |
|  87 E = -223.646 dE =  1.666061e-01 dH =  1.396618e-01                       |
|  88 E = -224.305 dE =  6.588717e-01 dH =  8.688271e-02                       |
|  89 E = -223.833 dE =  4.720516e-01 dH =  1.172359e-01                       |
|  90 E = -223.317 dE =  5.156859e-01 dH =  1.211068e-01                       |
|  91 E =  -223.65 dE =  3.330450e-01 dH =  1.844905e-01                       |
|  92 E = -223.173 dE =  4.775428e-01 dH =  1.918416e-01                       |
|  93 E = -223.826 dE =  6.529813e-01 dH =  1.927362e-01                       |
|  94 E = -224.603 dE =  7.773003e-01 dH =  1.186639e-01                       |
|  95 E = -225.006 dE =  4.025460e-01 dH =  1.269837e-01                       |
|  96 E = -224.733 dE =  2.731127e-01 dH =  1.288349e-01                       |
|  97 E = -222.921 dE =  1.811912e+00 dH =  7.334625e-02                       |
|  98 E = -224.889 dE =  1.968592e+00 dH =  1.316825e-01                       |
|  99 E = -225.294 dE =  4.043121e-01 dH =  1.031304e-01                       |
Right now I do a bigger calculation (see attached CNTDevice07_VNL,   still running after ~30 h ): (6,0) CNT between 6x6 Electrodes. I also changed the electron temperature to 2000 K and reduced the number of k-points to 1 x 1 x 48 (otherwise it would guess it runs for weeks). Electrode and equiv. bulk did converge, but I'm afraid that the twoprobe part will fail again:
Code
|   ...
|   (Electrodes and equiv. Bulk)
|   ...
|   0 E = -897.212 dE =  1.000000e+00 dH =  3.198856e+00                       | <- Big TwoProbe with few k-points
|   1 E = -894.249 dE =  2.963103e+00 dH =  2.358101e+00                       |
|   2 E = -894.853 dE =  6.036887e-01 dH =  9.479871e-01                       |
|   3 E =  -897.49 dE =  2.637420e+00 dH =  5.863436e-01                       |
|   4 E = -897.671 dE =  1.805700e-01 dH =  1.368033e-01                       |
|   5 E = -897.544 dE =  1.266190e-01 dH =  4.954182e-02                       |
|   6 E = -897.458 dE =  8.687803e-02 dH =  8.971401e-02                       |
|   7 E = -897.621 dE =  1.635080e-01 dH =  7.128206e-02                       |
|   8 E = -898.207 dE =  5.864157e-01 dH =  5.426596e-02                       |
|   9 E = -897.661 dE =  5.464809e-01 dH =  4.547562e-02                       |
|  10 E = -897.264 dE =  3.974740e-01 dH =  2.109143e-01                       |
|  11 E =  -896.24 dE =  1.023670e+00 dH =  1.726504e-01                       |
|  12 E = -895.848 dE =  3.916309e-01 dH =  3.030432e-02                       |
|  13 E =  -894.92 dE =  9.279567e-01 dH =  2.929515e-02                       |
|  14 E =  -893.99 dE =  9.306200e-01 dH =  4.338826e-02                       |
|  15 E = -892.761 dE =  1.228354e+00 dH =  2.657041e-02                       |
|  16 E = -892.406 dE =  3.557087e-01 dH =  1.808708e-02                       |
|  17 E = -891.346 dE =  1.059102e+00 dH =  3.536994e-02                       |  (Is it normal that
|  18 E = -890.256 dE =  1.090262e+00 dH =  2.157574e-02                       |   E increases in so
|  19 E = -888.751 dE =  1.505575e+00 dH =  3.029112e-02                       |   many steps?)
(... still running)
Any suggestions? A strategy to get at least an inaccurate result, that could be refined later? (I thought about reducing the tolerance, but if you look at the above values of dE: but this is 2 ... 3 orders of magnitude!) Another question: It does save after a non-converging calculation has finnished by steps > max_steps I think? But what happens if something crashes before the calculation is finnished, or the job gets killed by the PBS-systems because the walltime was guessed too short? Is everything lost or does it write to the nc-file regularly?

Offline ziand

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #3 on: August 24, 2010, 19:30 »
No ideas from the experts?

So, here is what may be very very stupid question  ???
How can I converge a single copper atom? (A singel copper atom is a bit strange, but at least is should converge...)
I also tried a copper dimer but it also does not converge.

I this could be related to the problem of my non-converging copper-carbon system above.

Offline Nordland

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #4 on: August 24, 2010, 19:47 »
I can take a look at it tonight. Copper can sometimes requires some experimenting.

Polarized or unpolarized?

Offline ziand

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #5 on: August 24, 2010, 20:02 »
I played with different settings.
Lets say I take the default basis: DZP

For the copper atom nearly always dE>10^-3 and huge fluctuations.

Offline ziand

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #6 on: August 25, 2010, 18:43 »
I found a way to converge the copper atom: Set the electron temperature VERY high. For example 10000 K works very well. I have to check the influence on some physical properties. I also annealed it down to 300 K and reused every previous results as initial_state but this seems to speed things up only at high temperatures. Below 1000 K things get unstable again. I have another question: I do a device-calculation and reuse a previous result, like
Code
old_device=nlread(...)
new_accuracy = NumericalAccuracyParameters(...)
device.setCalculator(DeviceLCAOCalculator(numerical_accuracy_parameters=new_accuracy), initial_state=old_device)
device.update()
Now, I noticed in the log-file, that it leaves out the electrode bulk calculations and only makes a new SCF-loop on the central region. Why is this so? I think the numerical accuracy settings could also inflence the electrodes. (I have to mention that I only change the electron temperature in every step.)

Offline Nordland

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #7 on: August 25, 2010, 19:52 »
I have tried going in the other direction.

I have found out that, if I decrease the temperature, and increase the mesh-cutoff, it works like a charm. My test system is relaxing a Copper dimer.
Now I am looking into the problem in somewhat greater detail to see, if I am able to solve it without using the somewhat expensive mesh-cutoff parameter.

On the point of recalculating the electrodes, if restarting with a new set of parameters for the electrodes as well, will properly be implemented in the next release.

Offline Nordland

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #8 on: August 25, 2010, 21:00 »
I have found out that using a number of history steps = 5 works really great.

Offline ziand

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #9 on: August 26, 2010, 11:44 »
Thats funny :D
Did you find this randomly or by varying all the parameters systematically or is there a "trick" how to find out something like this. Because according to the old manual, you should increase the number of history steps for solving convergence problems.

Offline Nordland

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Re: Cu-CNT-TwoProbe refuses to converge (version 10.8)
« Reply #10 on: August 26, 2010, 13:03 »
Well :)

This is how I found out:
I designed a test system that could converge, but not easy. In this case it was a Copper dimer relaxation.
As I told, I first increased the mesh cutoff, and saw it improved convergence, but gave the same results.
In order to find out the reason for requirement of the mesh-cutoff, I suspect the reason being a rapid vary
core charge. So I opened VNL, and opened the Custom Analyzer for the pseudo-potential and saw that the
core charge was rapid varying. Hence I tried using a even smaller radial grid sampling, but this improved nothing.

With this learning I knew, that this was only a matter of iteration not being stable enough for Copper. In order
to improve the iteration, you can either tune the iteration parameters and improve the starting guess.

Therefore I calculate the mulliken population for the copper dimer using a mesh-cutoff and I saw that electrons
were moved from their staring orbitals into the split orbitals. Then I created a new basis, where I would manually fill
up the split orbitals and using this as a starting guess. However it was still unstable, and hence I knew, that this was
only a matter for improve the stability of the iterations.

When it comes to the iterations there are only 2 parameters for concern. The number of history steps and the diagonal mixing parameter.
The best choice of diagonal mixing parameter is known to be quite system dependent ( for instance for molecules a good value is 0.8, but for devices as  good values is 0.05 - 0.1). However I found out that tuning this parameter did not improve anything significant, and if I increased too much, it blew the calculation to pieces.
Only parameter left was the number of history steps. However I quickly found out that doubling had not effect, but setting it down improved things.

In order to understand why this has a positive effect on the convergence, I had to think a for short while :) But I know now why. The mixers are in general created to punish any rapid changes in the electronic structure between SCF cycles. However copper apparently has to make some dramatic rearrangements for the electron according to it is natural atomic environment, and first after a series of SCF cycles come to a self-consistent result. However the number of steps dictates how many steps it must remember these dramatic changes, so therefore if the number of history steps is too large, the convergence is "punished" for a long time for these dramatic changes making it unstable.

So in short: The number of history steps can be too long for some systems :)