ABACUS-HSE参数测试

发表于 2021-12-20 更新于 2022-03-18 分类于第一性原理计算阅读次数：本文字数： 2.7k 阅读时长 ≈ 2 分钟

RI 方法表示精确交换相互作用哈密顿量：

为辅助基展开系数，为辅助基表示下的双中心库伦积分，为密度矩阵。中采用多种优化方案来降低及其组成部分（，，）的内存和计算损耗。本工作分别对半导体和金属体系进行相应的优化参数测试，试图得到一组普适的优化参数范围。

参数说明

parameter	description	range
exx_ccp_rmesh_times	矩阵可表示为，即，认为的截断同辅助基截断呈线性关系：。该参数即为，理论上当越大，计算结果越精确	[1.0，1.5，2.0，2.5]
exx_c_threshold	原子轨道具有一定截断半径，为两个原子轨道乘积通过一组辅助基展开时的展开系数，当两个原子的间距大于其原子轨道的截断半径之和时，为 0。理论上该阈值参数越小，结果越精确，为 0 则不做筛选	[, , , ]
exx_v_threshold	矩阵截断同和相关。理论上该阈值参数越小，结果越精确，为 0 则不做筛选	[0.0, 0.5, 1.0, 1.5]
exx_dm_threshold	D 矩阵元素随原子间距增长而衰减，当矩阵元素足够小时，对计算结果影响可忽略不计。理论上该阈值参数越小，结果越精确，为 0 则不做筛选	[, , , ]
exx_cauchy_threshold	采用不等式，根据不同部分连乘结果对矩阵元进行预筛选。理论上该阈值参数越小，结果越精确，为 0 则不做筛选	[, , , ]
exx_schwarz_threshold	采用不等式进一步对矩阵整体进行筛选。理论上该阈值参数越小，结果越精确，为 0 则不做筛选	[0, , , , ]
exx_pca_threshold	采用主成分分析（PCA）方法对辅助基展开的空间进行降维处理。理论上该阈值参数越小，结果越精确，为 0 则不做筛选	[, , , , , ]

测试体系

	experimental gap(eV)
GaSb	0.81
Si	1.17
AlAs	2.10
GaN	3.30
MgO	7.83
LiF	14.20
Al	*
Ag	*

输入设置

	description
ABACUS版本	github-2021.12.04 version
NAO 基组	DPSI-DZP
赝势	SG15 模守恒赝势
Kpoints
计算资源	1 mpi + 28 openmp

检验标准

以当前测试参数最高精度为标准，查看能量和带隙（金属查看能带图）的收敛情况，并对计算时间和内存消耗进行统计，其中带隙通过均匀k点估计得到

on-site 辅助基测试

exx_ccp_rmesh_times

（1）测试方法

除Q截断外不做任何其它优化，即控制其它优化参数为最高精度，仅改变exx_ccp_rmesh_times。除能量和带隙（金属查看能带图）外，同时查看参数调整前后ABFs基组变化，并统计平均sizeof_HexxR和TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx

（2）测试结果

exx_c_threshold

（1）测试方法

根据上述测试，选择exx_ccp_rmesh_times为某一合适的固定值，仅调节C矩阵筛选阈值，其余部分不做优化。除能量和带隙（金属查看能带图）外，同时统计sizeof_Cps和TIME@ Abfs::cal_Cs，以及平均TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx

（2）测试结果

exx_v_threshold

（1）测试方法

根据上述测试，选择exx_ccp_rmesh_times和exx_c_threshold为某一合适的固定值，仅调节V矩阵筛选阈值，其余部分不做优化。除能量和带隙（金属查看能带图）外，同时统计sizeof_Vps和TIME@ Abfs::cal_Vs，以及平均TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx

（2）测试结果

exx_dm_threshold

（1）测试方法

根据上述测试，选择exx_ccp_rmesh_times，exx_c_threshold和exx_v_threshold为某一合适的固定值，仅调节DM矩阵筛选阈值，其余部分不做优化。除能量和带隙（金属查看能带图）外，同时统计平均sizeof_DM和TIME@ Abfs::cal_DM，以及TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx

（2）测试结果

exx_cauchy_threshold

（1）测试方法

根据上述测试，选择exx_ccp_rmesh_times，exx_c_threshold，exx_v_threshold和exx_dm_threshold为某一合适的固定值，仅调节cauchy阈值，其余部分不做优化。除能量和带隙（金属查看能带图）外，统计平均sizeof_HexxR和TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx

（2）测试结果

exx_schwarz_threshold

（1）测试方法

根据上述测试，选择exx_ccp_rmesh_times，exx_c_threshold，exx_v_threshold，exx_dm_threshold和exx_cauchy_threshold为某一合适的固定值，仅调节schwarz阈值，其余部分不做优化。除能量和带隙（金属查看能带图）外，统计平均sizeof_HexxR和TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx

（2）测试结果

exx_pca_threshold

（1）测试方法

根据上述测试，选择exx_ccp_rmesh_times，exx_c_threshold，exx_v_threshold，exx_dm_threshold，exx_cauchy_threshold和exx_schwarz_threshold为某一合适的固定值，仅调节PCA阈值。除能量和带隙（金属查看能带图）外，同时查看参数调整前后ABFs基组变化，并统计平均sizeof_HexxR和TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx

（2）测试结果

off-site辅助基测试

（1）测试方法

根据上述测试，选择exx_ccp_rmesh_times，exx_c_threshold，exx_v_threshold，exx_dm_threshold，exx_cauchy_threshold和exx_schwarz_threshold为某一合适的固定值。首先固定PCA阈值，调整off-site辅助基大小，查看能量和带隙（金属查看能带图），以及参数调整前后ABFs基组变化，并统计平均sizeof_HexxR和TIME@ Exx_Lcao::cal_Hexx；然后再依次调整PCA阈值，重复上面步骤

	range
exx_pca_threshold	[, , ]
off-site size	[[3s,2p,1d], [4s,3p,2d,1f], [5s,4p,3d,2f,1g]]

（2）测试结果