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<div class="WordSection1">
<p class="MsoNormal">Dear QE users,<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">I am trying to run the Force theorem example (see [1] below for the link) with DFT+U. The original example is using PBE. The calculation procedure is the following:<o:p></o:p></p>
<ol style="margin-top:0in" start="1" type="1">
<li class="MsoListParagraph" style="margin-left:0in;mso-list:l0 level1 lfo1">Run collinear SCF calculation<o:p></o:p></li><li class="MsoListParagraph" style="margin-left:0in;mso-list:l0 level1 lfo1">Use SCF collinear calculation density and potentials to run NSCF SOC calculations with different magnetization angles and lforcet=True and use the energy differences<o:p></o:p></li></ol>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">I used Re atom in vacuum to test the procedure and here are the inputs I use:<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">For step 1:<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">&CONTROL<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   calculation     = 'scf'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   outdir          = 'pwscf_output'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   prefix          = 'pwscf'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   pseudo_dir      = './'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   wf_collect      = .true.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">/<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">&SYSTEM<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   degauss         = 0.001<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   ecutwfc         = 100<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   ibrav           = 0<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   input_dft       = 'pbe'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   nat             = 1<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   nosym           = .false.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   nspin           = 2<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   ntyp            = 1<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   occupations     = 'smearing'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   smearing        = 'gauss'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   starting_magnetization(1) = 1<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   tot_charge      = 2<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">/<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">&ELECTRONS<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   conv_thr        = 1e-07<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">/<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"> <o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">ATOMIC_SPECIES<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   Re 186.2 Re.pz-spn-rrkjus_psl.1.0.0.UPF<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">ATOMIC_POSITIONS bohr<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   Re      -1.66168343      -0.00000189       0.00000756<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">K_POINTS automatic<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   1 1 1  0 0 0<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">CELL_PARAMETERS bohr<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">        18.89726133       0.00000000       0.00000000<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">         0.00000000      18.89726133       0.00000000<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">         0.00000000       0.00000000      18.89726133<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">HUBBARD atomic<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">U Re-5d 4<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Then for step 2, I copied the entire SCF calculation folder into another folder and modified the input file as the following:<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">&CONTROL<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   calculation     = 'nscf'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   outdir          = 'pwscf_output'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   prefix          = 'pwscf'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   pseudo_dir      = './'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   wf_collect      = .true.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">/<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">&SYSTEM<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   angle1(1)       = 90<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   angle2(1)       = 0<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   degauss         = 0.001<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   ecutwfc         = 100<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   ibrav           = 0<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   input_dft       = 'pbe'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   lspinorb        = .true.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   lforcet         = .true.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   nat             = 1<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   nbnd            = 14<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   noncolin        = .true.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   nosym           = .true.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   ntyp            = 1<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   occupations     = 'smearing'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   smearing        = 'gauss'<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   starting_magnetization(1) = 1<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   tot_charge      = 2<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">/<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">&ELECTRONS<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   conv_thr        = 1e-07<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">/<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"> <o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">ATOMIC_SPECIES<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   Re 186.2 Re.rel-pz-spn-rrkjus_psl.1.0.0.UPF<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">ATOMIC_POSITIONS bohr<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   Re      -1.66168343      -0.00000189       0.00000756<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">K_POINTS automatic<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">   1 1 1  0 0 0<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">CELL_PARAMETERS bohr<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">        18.89726133       0.00000000       0.00000000<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">         0.00000000      18.89726133       0.00000000<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">         0.00000000       0.00000000      18.89726133<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">HUBBARD atomic<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">U Re-5d 4<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Notice, that between step 1 and 2 parameters in the &CONTROL and &SYSTEM cards are different and step 1 uses a scalar relativistic potential, while step 2 uses full relativistic potential from pslibrary.
<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">Step 1 completes successfully, but the step 2 gives the following error:<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">     Error in routine read_scf (1):<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">     Reading ldaU ns<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">I used QE 7.4 to run these calculations. Both step 1 and step 2 are completed without any error if I use PBE only (no hubbard-U).<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">I am suspecting that the error is because in the NSCF-SOC calculation expects a Hubbard calculation manifold double in size (10x10 in noncollinear vs 5x5 in collinear in d-orbitals).
<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">I am not sure if there are any fundamental reasons why the force theorem would not work in DFT+U formalism, because the above examples work when Hubbard-U is disabled (PBE only).
<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"> <o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">[1] <a href="https://gitlab.com/QEF/q-e/-/blob/f184591e9f34cfcc7767505a23977a92286e8ba6/PP/examples/ForceTheorem_example/run_example">
https://gitlab.com/QEF/q-e/-/blob/f184591e9f34cfcc7767505a23977a92286e8ba6/PP/examples/ForceTheorem_example/run_example</a><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Best,<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Kayahan<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"> <o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Dr. Kayahan Saritas<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">R&D Associate, Materials Theory Group<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Materials Sciences and Technology Division<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Oak Ridge National Laboratory<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
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