跳转至

示例 05-1：Si 的 SCF 参数、截断能与 k 点收敛测试，以及 scf.restart pp

目的

  • 给出一个把所有 SCF 关键词都显式写出的参考输入 Si_scf.dat；
  • 用模板 + 驱动脚本完成 scf.energycutoff 和 scf.Kgrid 的收敛测试，按 1 meV/atom 判据选参数；
  • 演示 OpenMX 4.0 的 scf.restart pp：读入自洽结果，只做一次对角化来计算能带和 DOS 数据。

对应教程：第5章 SCF 参数、k 点与收敛测试（§8、§9）。

文件说明

文件 说明
Si_scf.dat Si 原胞（a = 5.43 Å）自洽计算，System.Name si_scf，Standard 基组，220 Ry，8×8×8，RMM-DIISK
Si_restart_pp.dat 同一 System.Name 的后处理输入：scf.restart pp + 能带 + Dos.fileout on（Dos.Kgrid 16 16 16）
conv_ecut/Si_ecut_template.dat 截断能扫描模板，占位符 @ECUT@（k 点固定 8×8×8）
conv_kgrid/Si_k_template.dat k 点扫描模板，占位符 @K@（截断能固定 220 Ry，可按截断能测试结果修改）
run_conv.sh 驱动脚本：ecut 或 kgrid 模式，run（默认）或 collect
job.slurm Slurm 作业脚本

运行步骤

cd OpenMX/examples/05-scf-conv-si
sed -i "s#^DATA.PATH.*#DATA.PATH   $HOME/openmx4.0/DFT_DATA19#" *.dat conv_*/*.dat   # once

# A) cutoff-energy test, then k-point test
MPI_RUN="mpirun -np 8" bash run_conv.sh ecut
MPI_RUN="mpirun -np 8" bash run_conv.sh kgrid
#    on a Slurm cluster:
sbatch job.slurm run_conv.sh ecut
#    custom lists / tolerance:
ECUTS="150 200 250 300 400" THRESH=0.5 bash run_conv.sh ecut collect

# B) SCF, then post-processing restart
mpirun -np 8 openmx Si_scf.dat -nt 1 > si_scf.std
cp si_scf.out si_scf_step1.out                  # pp run will overwrite si_scf.out
mpirun -np 8 openmx Si_restart_pp.dat -nt 1 > si_pp.std

预期结果 / 如何检查

收敛测试：run_conv.sh 在 conv_ecut/ecut_conv.txt（或 conv_kgrid/kgrid_conv.txt）中给出表格：截断能（或 k 网格）、Utot、相对列表最后一项的 ΔE（meV/atom）、耗时、网格点数、scf_conv、是否在阈值内。

  • 截断能扫描中，ΔE 会在 0 附近振荡而不是单调下降，这是实空间积分网格的特性；
  • 找到"从这一项开始，后面所有项都 ok=yes"的最小值作为推荐值；
  • 对 Si，k 点扫描通常在 8×8×8 附近进入 1 meV/atom 以内（以你的实际结果为准）；
  • scf_conv 列必须全部为 1。

restart pp：

grep -c "NormRD" si_pp.std                        # only one SCF step is expected
ls si_scf.Band si_scf.Dos.val si_scf.Dos.vec      # band and DOS data
ls -l si_scf_rst/                                 # timestamps unchanged by the pp run

能带后处理（bandgnu13 或 python ../../scripts/omx_band_plot.py -h）见第8章，DOS（DosMain 或 python ../../scripts/omx_dos_auto.py -h）见第9章。

注意事项

  • run_conv.sh 需要 GNU sed 和 awk；它从 .out 读取 Utot.、Elapsed.Time. 和 Num. of grids of a-, b-, and c-axes 三行，从 .md 读取 scf_conv=。
  • 截断能扫描时 k 点固定，k 点扫描时截断能固定。k 点模板中的 scf.energycutoff 220.0 请改成你在截断能测试中选定的值。
  • scf.restart pp 是 OpenMX 4.0 的功能。3.9 用户可以用 scf.restart on 加较小的 scf.maxIter 代替，但重启文件会被覆盖。
  • pp 运行时结构、基组、scf.XcType、scf.SpinPolarization 必须与自洽计算一致，System.Name 必须相同。
  • 输入文件只含 ASCII 字符和 LF 换行。