xiaoqiugood的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/xiaoqiugood

博文

Phonopy +DFPT 计算结果文件浅析

已有 17372 次阅读 2014-5-19 00:26 |个人分类:声子谱计算|系统分类:科研笔记

关注:

1)  声子谱的计算原理及应用

2)  振动模式的分析方法

3)  OUTCAR等部分结果文件分析

 

 

 

-----------------------------------------------------------------------------
|                                                                             |
|           W    W    AA    RRRRR   N    N  II  N    N   GGGG   !!!           |
|           W    W   A  A   R    R  NN   N  II  NN   N  G    G  !!!           |
|           W    W  A    A  R    R  N N  N  II  N N  N  G       !!!           |
|           W WW W  AAAAAA  RRRRR   N  N N  II  N  N N  G  GGG   !            |
|           WW  WW  A    A  R   R   N   NN  II  N   NN  G    G                |
|           W    W  A    A  R    R  N    N  II  N    N   GGGG   !!!           |
|                                                                             |
|      Your generating k-point grid is not commensurate to the symmetry       |
|      of the lattice.  This can cause   slow convergence with respect        |
|      to k-points for HF type calculations                                   |
|      suggested SOLUTIONS:                                                   |
|       ) if not already the case, use automatic k-point generation           |

|       ) shift your grid to Gamma (G) (e.g. required for hex or fcc lattice)

 

 

 

Eigenvectors (特征向量)and eigenvalues(特征值) of the dynamical matrix
----------------------------------------------------


  1 f  =   45.251196 THz   284.321650 2PiTHz 1509.417379 cm-1   187.143971 meV
            X         Y         Z           dx          dy          dz
     0.680334  2.512326 -3.157993     0.007268    0.005542   -0.010313
    -1.941439  1.188186 -4.776220     0.002145    0.006752    0.009161
    -4.563213 -0.135953 -6.394447    -0.009413   -0.012294    0.001152
   .....【总共144行,与扩胞后的144个原子对应】
     2.408948  9.892142 -5.047863    -0.003728   -0.006506   -0.003449
    -0.212826  8.568003 -6.666090    -0.003728   -0.006506   -0.003449
    -2.834599  7.243863 -8.284318     0.007456    0.013012    0.006898

....

422 f/i=    0.001585 THz     0.009958 2PiTHz    0.052864 cm-1     0.006554 meV
423 f/i=    0.002148 THz     0.013499 2PiTHz    0.071665 cm-1     0.008885 meV
424 f/i=    0.002148 THz     0.013499 2PiTHz    0.071666 cm-1     0.008885 meV
425 f/i=   11.401323 THz    71.636623 2PiTHz  380.307176 cm-1    47.152097 meV
426 f/i=   11.401323 THz    71.636623 2PiTHz  380.307176 cm-1    47.152097 meV
427 f/i=   11.401323 THz    71.636623 2PiTHz  380.307176 cm-1    47.152097 meV
428 f/i=   11.401323 THz    71.636623 2PiTHz  380.307176 cm-1    47.152097 meV
429 f/i=   12.988056 THz    81.606360 2PiTHz  433.234887 cm-1    53.714299 meV
430 f/i=   12.988056 THz    81.606360 2PiTHz  433.234887 cm-1    53.714299 meV
431 f/i=   15.054813 THz    94.592181 2PiTHz  502.174500 cm-1    62.261725 meV
432 f/i=   15.054813 THz    94.592181 2PiTHz  502.174500 cm-1    62.261725 meV

 

432/3=144个原子  可推知扩包后的原子数为144个?

请问根据下面产生的虚频,是不是可以推断是由扩胞后的144个原子中,哪些原子产生的?第一列的数字表示什么含义?

 

 

vi   EIGENVAL
 144  144    1    1
 0.7411654E+01  0.1006038E-08  0.1006038E-08  0.1217637E-08  0.5000000E-15
 1.000000000000000E-004
 CAR
ScH3-P63mmc-0G
 504   12  336

 0.1250000E+00  0.1250000E+00 -0.1387779E-16  0.4166667E-01
.......

333        6.740870
334        6.773092
335        6.787328
336        6.803746

 0.3750000E+00  0.1250000E+00 -0.1387779E-15  0.8333333E-01
  1      -45.707894
  2      -45.703346
  3      -45.699037
  4      -45.699032
  5      -45.695656
  6      -45.695221
  7      -45.695217
  8      -45.690361

 

 

网络摘录:

   25、Dmol计算的频率如何看明白啊?
偶用Dmol3算体系的能量,算了其频率,输出文件中一大堆数据看不懂都是什么啊?哪里有详细说明吗?help里好象没有啊。不知道
有这方面的文献吗(中文最好)?请高手们指教啊!
答:性质中频率是算声子的。
最后给出的振动模式 vibrational mode
输出文件主要看outmol文件,文件最后部分有振动频率的数据
如果不是周期体系,且假设体系有N个原子,则给出3N-6个振动频率
其中正值表示稳定振动,负值(虚频)表示不稳定振动,即振动将导致体系能量下降
如果是晶体则有3N个振动频率,其中有3个为刚性振动,频率接近0,表示所有原子沿着相同方向振动。

除了振动频率的数值(振模频 率),还有振动的本征矢,每一个频率对应一组本征矢本征矢表示原子的振动方向(x,y,Z)和幅度。
当发现晶体具有虚频的时候,那么原子按照本征矢方向振动,体系能量下降,会导致结构相变发生。
注意,dmol振动性质的计算并没有考虑电场和原子位移的耦合作用,没有考虑LO和TO分裂,而且对于晶体而言只能算布里渊区G点的振动频率,而不能计算其他点的振动频率。 【这句话不理解?】
完毕  

 

 

摘自:

http://emuch.net/html/201210/5111561.html

我计算一个结构,对称性不能变,是D7H的,结果我优化出来老是有七个虚频,怎么也消除不了,后来我试了不下几百次,终于解决了:解决的方法是:
首先用GView看是哪些原子产生的虚频,然后在这个结构中用:opt=ModRedundant freq命令,并且将产生虚频的那些原子之外的 原子固定住,优化好后再放开优化后就消除了。我

 

当时写错了,是固定非虚频的原子,优化好后放开了重新优化,这样的结果都不可信吗?

 

 

虚频原子被单独拿来优化了,变量大为减少,找到极值点的难度减小了。
优化完以后几乎就是在能量最低点了,只要在放开优化就OK了

 

 

将虚频对应的坐标提取出来乘以一个系数(0.1~0.2)然后加上初始输入坐标后重新优化,直至虚频结束~该方法屡试不爽~

 

摘自:关于虚频的一个简单理解

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5134fed00100nzgy.html

 

首先,什么是频率。

中学的时候我们学过简谐振动,对应的回复力是f=-kx,对应的能量曲线,是一个开口向上的二次函数E=kx^2/2. 这样的振动,对应的x=0的点是能量极小值点(简单情况下也就是最小值点)。这时的振动频率我们也会求:ω=2π sqrt(k/m)。显然它是一个正的频率,也就是通常意义下的振动频率。

那么,一维情况下,如果能量曲线是一个开口向下的二次曲线呢?首先,从能量上看,这是个不稳定的点,中学的物理书上称为“不稳平衡”。用现在的观点看,就是这一点导数是零(受力为0),且是能量极大值。如果套用上面的公式,“回复力”f=-k'x(实际上已经不是回复,而是让x越来越远了),这里k'是个负数(反抛物线,所以k为负值),ω=2π sqrt(k'/m)显然就是一个虚数了,即所谓的虚频。Gaussian里面给出一个负的频率,就是对应这个虚频的。

实际情况下,分子的能量是一个高维的势能面,构型优化的时候,有时得到了极小值点,这样这个点的任意方向上,都可以近似为开口向上的二次函数,这样这里对应的振动频率就都是正的。

对于极大值点,在每个方向都是开口向下的二次函数,那么频率就会都是负的——当然一般优化很少会遇到这样的情况

对于频率有正有负的情况,说明找到的点在某些方向上是极大值,有些方向上是极小值。如果要得到稳定的能量最低构型,显然需要通过微调分子的构型,消去所有的虚频

如何微调?要看虚频的振动方向。想象着虚频对应的就是开口向下的二次函数,显然,把分子坐标按照振动的方向移动一点点,分子应该就可以顺着势能面找到新的稳定点,但是也不能太小。而所谓的过渡态,则是连接反应物和产物之间的最低能量路径上的能量极大值。好比山谷中的A,B两点,它们之间的一个小土丘,就是过渡态,从A到B的反应,需要越过的是这个小土丘,而不是两边的高山。这样,过渡态就是在一个方向上是极大值,而在其它方向上都是极小值的点。因此,过渡态只有一个虚频。

 


 

摘自:http://hi.baidu.com/xiaoyuan230231/item/b075dea4e51e3ff215329bd1

消去虚频的一个有效的办法(2)(带完整例子)

例子(只是为了说明消去虚频的方法,一般只有出现两个以上虚频的时候才消续聘)
#p b3lyp/6-31G opt freq

test

0 2
H 0.0 0.0    0.0
H 0.0 0.0    1.0
H 0.0 0.0 -1.0

优化出来的标准构型:

    1              0.000000     0.000000     0.000000
    2              0.000000     0.000000     0.932071
    3              0.000000     0.000000    -0.932071

对应的频率:
                     1                       2                       3
                    SGU                     PIU                     PIU
Frequencies -- -889.7418               1094.2836               1094.2836
Red. masses --      1.0078                  1.0078                  1.0078
Frc consts --      0.4701                  0.7110                  0.7110
IR Inten     --    101.6108                  7.6546                  7.6546
Atom AN       X       Y       Z         X       Y       Z         X       Y       Z
   1    1      0.00    0.00    0.82      0.82    0.00    0.00      0.00    0.82    0.00
   2    1      0.00    0.00 -0.41     -0.41    0.00    0.00      0.00 -0.41    0.00
   3    1      0.00    0.00 -0.41     -0.41    0.00    0.00      0.00 -0.41    0.00
                    4
                    SGG
Frequencies -- 2067.0808
Red. masses --      1.0078
Frc consts --      2.5372
IR Inten     --      0.0000
Atom AN       X       Y       Z
   1    1      0.00    0.00    0.00
   2    1      0.00    0.00    0.71
   3    1      0.00    0.00 -0.71
第一个是虚频。可以看出,其振动模式是:中间的H的z坐标变大,两边的两个H的z坐标变小,(然后是中间的H的z坐标变小,两边的H的z坐标变大,完成一次振动),这个如果还不清楚,画一下图就知道了。
现在,我们就把原来的坐标,加上虚频振动模式对应的坐标:
   H             0.000000      0.000000      0.820000
   H             0.000000      0.000000      0.522071
   H             0.000000      0.000000      -1.342071
画图知道,显然对原来的构型,变化太多了。对这个例子,如果取一个系数0.1乘以振动坐标,再求和,那么结果就是:
   H             0.000000      0.000000      0.082000
   H             0.000000      0.000000      0.891071
   H             0.000000      0.000000     -0.973071
显然就合理多了。用这个坐标去重新优化,就可以得到真正的没有虚频的稳定结构了。
这个系数0.1,只是个经验的数值,对于不同体系,可以自己设定。设置过小,会
得到同样的虚频,设置过大,可能会得到别的构型(当然也可能碰巧得到更好的构型)。

 

 

摘录:

最近看到的一个简单例子是钙钛矿结构的BaZrO3,如果按照Pm3m对称性做DFPT,算出来的Gamma点正常,而R点存在虚频。该虚频简正模式对应的是O八面体的扭转,但是被Pm3m对称性限制住了。如果用2x2x2的单胞做结构优化计算的话(相当于提供了一个内部的自由度而允许对称性的降低),就可以处理这种破坏晶体对称性的特殊简正模式造成的虚频。
一般来说虚频对应的K点都是一些高对称性Gamma,X,M,R点,我还没有见过在某个一般的k点出现虚频的情况

xxx:

哦,这样。
一般来说虚频不是应该是K点的一片区域吗?振动频率应该随着K点的变化连续变化才对啊,但是可能是极大或者极小值点出现在对称性点处。  

而且不考虑数值计算带来的影响的话,实际上或者说物理上有没有可能gamma点处没有虚频,而其他的对称性点附近有虚频呢?如果真有,那是一个什么样的结构呢?


 

XXX:

对,做第一性原理计算往往是一大片区域是虚频,而极值在高对称K点处。我理解成为某一只声子模随温度发生软化,而在相变温度下该声子模在高对称K点频率先发生完全软化,从而发生了结构相变。这样的话对称性改变了,该只声子模也会变硬。物理上不存在虚频结构的,不过可以理解成为在某种对称性强制下结构的稳定性。

 

以立方钙钛矿为例,用VASP+Phonopy计算,采用2*2*2超胞计算,主要看G,X,R,M四个高对称点的情况,Gamma点的虚频代表铁电相变,X点的虚频对应反铁电位移,R点虚频对应氧八面体的反向扭转,M点虚频对应氧八面体同向扭转;但是不一定G点有虚频就一定有铁电相变,这要看R点和M点虚频的相对大小,一般,氧八面体的扭转,一定程度上能松弛掉原子所谓的“受力”,从而抑制铁电相变!

 

 

 

 



https://blog.sciencenet.cn/blog-567091-795647.html

上一篇:导师的信:How to follow the imaginary phonon vectors?
下一篇:优化过程中的结构转变(对称性保持)-Thanks to Andreas
收藏 IP: 61.188.40.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-12-24 21:12

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部