<html dir="ltr">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=iso-8859-1">
<style id="owaParaStyle" type="text/css">P {margin-top:0;margin-bottom:0;}</style>
</head>
<body ocsi="0" fpstyle="1">
<div style="direction: ltr;font-family: Times New Roman;color: #000000;font-size: 10pt;">
Dear Haricharan Padmanabhan<br>
<br>
The magnetization asociated with a vacancy is known to converge very slowly. As you will see in the following detailed study: PHYSICAL REVIEW B 85, 245443 (2012)<br>
the 6x6 supercell in in fact very small... if you want to get your magnetization converged.<br>
<br>
2d systems can have some advantages but also some serious drawbacks due to the very slow convergence of certain quantities related to the bi-dimensionality. This is also why tight-binding is very popular in graphene :-)<br>
<br>
good luck<br>
<br>
Cyrille<br>
<br>
<br>
<div><br>
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px"><font size="2" face="Times New Roman"><font face="Times New Roman">--------------------------------------------------------------------------</font></font><font size="2"><br>
</font>
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px">
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px"><font size="2"></font>
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px"><font size="2"></font>
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px"><font size="2"></font>
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px"><font size="2"></font>
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px"><font size="2"></font>
<div style="font-family:Tahoma; font-size:13px"><font size="2"><span style="background-color:white; font-family:Times New Roman"><font color="black"><span dir="ltr" style="font-size:10pt"><span style="font-size:16px"></span></span></font></span><font face="Times New Roman"><b>Cyrille
 Barreteau</b><br>
CEA Saclay<span style="background-color:white"></span></font><font face="Times New Roman">,
</font><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman">IRAMIS,</font> SPEC</font></font><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><span style="background-color:white"> Bat. 771<br>
</span></font>91191 Gif sur Yvette Cedex<span style="background-color:white"></span>, FRANCE 
<br>
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~</font><br>
<font face="Times New Roman">DTU Nanotech<br>
Ørsteds Plads, building 345E<br>
DK-2800 Kgs. Lyngby,  DENMARK</font><br>
<font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman">~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~</font><br>
</font><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman">+33 1 69 08 29 51 /</font></font></font><font face="Times New Roman">
</font><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman">+33  6 47 53 66 52  (mobile)   (Fr)</font></font></font>
<br>
</font></font></font><font face="Times New Roman">+45    45 25 63 12<font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman">/  +45     28 72 55 18 
</font></font></font><font size="2"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font size="2"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman"><font face="Times New Roman">(mobile)</font></font></font></font></font></font></font></font></font></font> 
 (Dk)<br>
<font face="Times New Roman">email:     cyrille.barreteau@cea.fr  /</font><font face="Times New Roman">  cyrbar@nanotech.dtu.dk  
<br>
Web:     <a href="http://iramis.cea.fr/Pisp/cyrille.barreteau/" tabindex="0">http://iramis.cea.fr/Pisp/cyrille.barreteau/</a>
<br>
 </font><font face="Times New Roman">-------------------------------------------------------------------------------</font>
</div>
</div>
</div>
</div>
<span style="background-color:white; font-family:Times New Roman"><font size="2" color="black"><span dir="ltr" style="font-size:10pt"><font size="2"><span style="font-size:16px"></span></font></span></font></span></div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div style="font-family: Times New Roman; color: #000000; font-size: 16px">
<hr tabindex="-1">
<div style="direction: ltr;" id="divRpF611152"><font size="2" color="#000000" face="Tahoma"><b>De :</b> pw_forum-bounces@pwscf.org [pw_forum-bounces@pwscf.org] de la part de Haricharan Padmanabhan [hari00968@gmail.com]<br>
<b>Envoyé :</b> mardi 21 octobre 2014 10:43<br>
<b>À :</b> pw_forum@pwscf.org<br>
<b>Objet :</b> [Pw_forum] Convergence of Magnetization in Graphene Monovacancy Supercell<br>
</font><br>
</div>
<div></div>
<div>
<div dir="ltr">
<div>
<div>
<div>
<div>
<div>
<div>
<div>
<div>Dear Quantum ESPRESSO users,<br>
<br>
</div>
I am attempting to estimate the value of the magnetism in Graphene with a mono-vacancy, using supercells of different sizes.<br>
<br>
</div>
<div>Some background - <br>
</div>
<div><br>
</div>
- One would expect (from literature) the magnetism to converge to around 1.5 bohr magnetons (uB) as the supercell size is increased.
<br>
<br>
</div>
- Since vacancies result in localized states at the Fermi level (flat bands, or peaks in the DOS), a dense k-point mesh is usually required to accurately estimate (N.up - N.down), and hence the magnetism.<br>
<br>
</div>
I first obtained convergence with respect to k-point sampling, for a 4x4 supercell (31 atoms + 1 vacancy)
<br>
<br>
<table cols="4" border="0" cellspacing="0">
<colgroup width="240"></colgroup><colgroup width="140"></colgroup><colgroup span="2" width="85">
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td align="LEFT" height="16">K-point mesh</td>
<td align="LEFT">Total Energy (Ry)<br>
</td>
<td colspan="2" align="CENTER" valign="MIDDLE">Total magnetization (uB)<br>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="LEFT" height="16">16x16</td>
<td align="LEFT">-355.586</td>
<td align="RIGHT">1.29</td>
<td align="LEFT"><br>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="LEFT" height="16">20x20</td>
<td align="LEFT">-355.586</td>
<td align="RIGHT">1.21</td>
<td align="LEFT"><br>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="LEFT" height="16">24x24</td>
<td align="LEFT">-355.586</td>
<td align="RIGHT">1.25</td>
<td align="LEFT"><br>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="LEFT" height="16">32x32</td>
<td align="LEFT">-355.586</td>
<td align="RIGHT">1.27</td>
<td align="LEFT"><br>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="LEFT" height="16">36x36</td>
<td align="LEFT">-355.586</td>
<td align="RIGHT">1.27</td>
<td align="LEFT"><br>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<br>
</div>
A larger 6x6 supercell (71 atoms + 1 vacancy), by conventional wisdom, would require a less dense k-point mesh for convergence. However, even with a dense 32x32 k-point mesh, I get a non-converged value of 0.59 uB for the magnetism. Different calculations with
 different k-point meshes give me values that oscillate between 0.59 and 1.45 uB, with no apparent pattern. It does not make sense to me to further increase the k-point mesh density.<br>
<br>
</div>
Clearly, the flat bands at the Fermi level are causing trouble depending on whether they've been bumped slightly above or below the Fermi level, due to inadequate k-point sampling in different calculations. How can I fix this problem? Will doing a manual k-point
 sampling help? <br>
<br>
</div>
<br>
<br>
A part of the input file - <br>
<br>
<br>
 &system<br>
    ibrav=  4, celldm(1) =27.9, celldm(3) = 1, nat=  71, ntyp= 1,<br>
    ecutwfc =30.0,<br>
    ecutrho = 250.0,<br>
    occupations='smearing', smearing='gaussian', degauss=0.001<br>
    nspin = 2,  starting_magnetization(1)=0.7<br>
 /<br>
 &electrons<br>
    diagonalization='cg'<br>
    mixing_mode = 'plain'<br>
    mixing_beta = 0.1<br>
    conv_thr =  1.0d-6<br>
    electron_maxstep = 200<br>
 /<br>
<br>
ATOMIC_SPECIES<br>
 C 12.011  c_pbe_v1.2.uspp.F.UPF<br>
<br>
K_POINTS {automatic}<br>
  32 32 1 0 0 0<br>
<br>
</div>
<br>
A part of the output file - <br>
<br>
<br>
     the Fermi energy is    -1.9682 ev<br>
<br>
     total energy              =    -815.17816366 Ry<br>
     Harris-Foulkes estimate   =    -815.17815922 Ry<br>
     estimated scf accuracy    <       0.00000077 Ry<br>
<br>
     The total energy is the sum of the following terms:<br>
<br>
     one-electron contribution =   -5427.83442348 Ry<br>
     hartree contribution      =    2763.25828072 Ry<br>
     xc contribution           =    -257.55564014 Ry<br>
     ewald contribution        =    2106.95386447 Ry<br>
     smearing contrib. (-TS)   =      -0.00024524 Ry<br>
<br>
     total magnetization       =     0.59 Bohr mag/cell<br>
     absolute magnetization    =     0.79 Bohr mag/cell<br>
<br>
<div>
<div>
<div>
<div>
<div>
<div><br>
</div>
<div>Thank you.<br>
<br>
</div>
<div>Haricharan Padmanabhan<br>
<br>
</div>
<div>Indian Institute of Technology Madras<br>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</body>
</html>