Phonon in the new version

[marmotte]

Dear ATK team,

since I have installed the new version. I'm trying to test it and compare it with other tools. The new module about the phonon seems to be very slowing down. For a simple Silicon, see the output. It seems that the new ATK is considering a supercell (repetitive unit) automatically. could you please check again from your side.

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| NanoLanguageScript execution started                                         |
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# This time-limited preview version will expire on 2013-10-01. #
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|                                                                              |
| Atomistix ToolKit 13.8.b1 [Build a1c2415]                                    |
|                                                                              |
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| Bulk Bravais lattice                                     |
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Type:
FaceCenteredCubic

Lattice constants:
a =     5.430600 Ang
b =     5.430600 Ang
c =     5.430600 Ang

Lattice angles:
alpha =    90.000000 deg
beta  =    90.000000 deg
gamma =    90.000000 deg

Primitive vectors:
u_1 =      0.000000      2.715300      2.715300 Ang
u_2 =      2.715300      0.000000      2.715300 Ang
u_3 =      2.715300      2.715300      0.000000 Ang

+----------------------------------------------------------+
| Bulk: Cartesian (Angstrom) / fractional                  |
+----------------------------------------------------------+
2
Bulk
Si    0.000000e+00  0.000000e+00  0.000000e+00    0.00000  0.00000  0.00000
Si    1.357650e+00  1.357650e+00  1.357650e+00    0.25000  0.25000  0.25000
+------------------------------------------------------------------------------+
|                                                                              |
| DFT Calculation  [Started Tue Aug 27 14:51:54 2013]                          |
|                                                                              |
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Calculating Nonlocal Part  : ==================================================

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Kinetic Matrix : ==================================================

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| Checkpoint Handler                                                           |
| Filename : /tmp/checkpoint56593951.nc                                        |
| Interval : 0.5 h                                                             |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Eigenvalues    : ==================================================
Calculating Density Matrix : ==================================================

+------------------------------------------------------------------------------+
| Density Matrix Report                       DM        DD                     |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0  Si   [  0.000 ,  0.000 ,  0.000 ]    4.00006   0.00006                  |
|   1  Si   [  1.358 ,  1.358 ,  1.358 ]    3.99994  -0.00006                  |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0 E =  -2.1635 dE =  1.000000e+00 dH =  4.795576e-02                       |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Eigenvalues    : ==================================================
Calculating Density Matrix : ==================================================

+------------------------------------------------------------------------------+
| Density Matrix Report                       DM        DD                     |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0  Si   [  0.000 ,  0.000 ,  0.000 ]    4.00004   0.00004                  |
|   1  Si   [  1.358 ,  1.358 ,  1.358 ]    3.99996  -0.00004                  |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   1 E = -1.88072 dE =  2.827811e-01 dH =  4.287798e-02                       |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Eigenvalues    : ==================================================
Calculating Density Matrix : ==================================================

+------------------------------------------------------------------------------+
| Density Matrix Report                       DM        DD                     |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0  Si   [  0.000 ,  0.000 ,  0.000 ]    3.99993  -0.00007                  |
|   1  Si   [  1.358 ,  1.358 ,  1.358 ]    4.00007   0.00007                  |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   2 E = -1.89473 dE =  1.401719e-02 dH =  8.079464e-04                       |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Eigenvalues    : ==================================================
Calculating Density Matrix : ==================================================

+------------------------------------------------------------------------------+
| Density Matrix Report                       DM        DD                     |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0  Si   [  0.000 ,  0.000 ,  0.000 ]    4.00017   0.00017                  |
|   1  Si   [  1.358 ,  1.358 ,  1.358 ]    3.99983  -0.00017                  |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   3 E = -1.88415 dE =  1.058724e-02 dH =  1.527243e-03                       |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Eigenvalues    : ==================================================
Calculating Density Matrix : ==================================================

+------------------------------------------------------------------------------+
| Density Matrix Report                       DM        DD                     |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0  Si   [  0.000 ,  0.000 ,  0.000 ]    4.00009   0.00009                  |
|   1  Si   [  1.358 ,  1.358 ,  1.358 ]    3.99991  -0.00009                  |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   4 E = -1.88431 dE =  1.666973e-04 dH =  7.235547e-05                       |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Eigenvalues    : ==================================================
Calculating Density Matrix : ==================================================

+------------------------------------------------------------------------------+
| Density Matrix Report                       DM        DD                     |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0  Si   [  0.000 ,  0.000 ,  0.000 ]    3.99999  -0.00001                  |
|   1  Si   [  1.358 ,  1.358 ,  1.358 ]    4.00001   0.00001                  |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   5 E = -1.88433 dE =  1.858881e-05 dH =  3.727075e-05                       |
+------------------------------------------------------------------------------+
| Calculation Converged in 5 steps                                             |
|                                                                              |
| Fermi Level  = -2.228177 eV                                                  |
+------------------------------------------------------------------------------+
+------------------------------------------------------------------------------+
|                                                                              |
| DFT Calculation  [Finished Tue Aug 27 14:52:02 2013]                         |
|                                                                              |
+------------------------------------------------------------------------------+
+------------------------------------------------------------------------------+
| Phonon: Automatically detected repetitions = [7 7 7]                         |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Nonlocal Part  : ==================================================

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Kinetic Matrix : ==================================================
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|                                                                              |
| DFT Calculation  [Started Tue Aug 27 14:52:54 2013]                          |
|                                                                              |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Nonlocal Part  : ==================================================

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Kinetic Matrix : ==================================================

+------------------------------------------------------------------------------+
| Checkpoint Handler                                                           |
| Filename : /tmp/checkpoint56593951.nc                                        |
| Interval : 0.5 h                                                             |
+------------------------------------------------------------------------------+

                            |--------------------------------------------------|
Calculating Eigenvalues    : ==================================================
Calculating Density Matrix : ==================================================

[Anders Blom]

You must use a supercell to get the correct phonon dispersion, so there is no way around that. It's possible to make an approximation and only do 5x5x5 or 4x4x4 for Si, but this may give negative eigenvalues (phonon frequencies).

Conversely the supercell means you can reduce the k-point sampling to 1x1x1 or 2x2x2 since this will correspond to 7x7x7 or 14x14x14 in the supercell calculation, so if you have 7x7x7 already now for Si, that will be extremely slow. But yes, phonon calculations are heavy.