<p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif"">Dear all, <br></span></p><p class="MsoNormal" style="text-align:justify">

<span style="font-size:14.0pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif""><br></span></p>

<p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif"">Over the last few
months I have been working on doped (Y, Gd, Sm, La, etc) and reduced ceria
systems. My goal is to perform DFT calculations on these compounds and then
extract the ionic forces and dipoles, which I will then use to fit an
interionic potential model. To this end, I wanted to use the WCs to extract the
dipoles. I have carried out this work using mainly VASP/Wannier90. I also used
CPMD (which can output the WCs) in some cases to check that the results are
consistent. My motivation for using VASP/Wannier90 is the implementation of the
Hubbard (U) correction and the availability of pseudopotentials for lanthanoid
elements.</span></p><p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14.0pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif""><br></span></p>

<p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif"">The results I have obtained
so far for yttrium-doped CeO<sub>2</sub> and scandium-doped CeO<sub>2</sub> have
been consistent with each other using either DFT program. By this I mean that
the forces and the dipole moments obtained from the DFT codes show excellent
agreement between them. However, it is when I carry out simulations with
elements that have f-electrons (Ce3+, Gd3+, Sm3+) that I start having some
serious problems. In the case of Gd-doped ceria, when I visualize the
wannier90_centres.xyz file from the Wannier90 analysis of the data, I can see
that the f-electrons that should have been assigned to Gd, have instead been
localized near the nucleus of the Ce atoms, in addition to the expected 8
valence electrons. I have encountered similar problems with systems that
include reduced cerium (Ce3+). In this case the single f-electrons from each Ce3+
are assigned to a single Ce atom (which according to the VASP output should not
be reduced). These wannier centres are conspicuous among the others given that
their spreads are typically higher (>4 Bohr^2) than those of all the other
WCs in the system (2.5 – 3 Bohr^2). In addition, the up and down spin
components from the wannier90 calculation are the same, which, I think, is
unexpected. Finally, a comparison with the results from CPMD is not available
here because CPMD does not have the DFT+U method implemented. <br></span></p><p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14.0pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif""><br>

</span></p>

<p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14.0pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif"">I am quite confident
that the VASP calculations I performed are fine. Indeed, I have plotted the
electronic density of states for said calculations from VASP and I found them
to be in accordance with what would be expected, i.e. in the case of Gd-doped
ceria, the Gd f-states are deep in the valence band. The calculation also
showed charges consistent with Ce being 4+ and Gd being 3+ and the
magnetization of the Gd ions is 7, which is consistent with the literature.</span></p>

<p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14.0pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif""> </span></p>

<p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif"">My question is if
there is a specific set of keywords that I need to use for these f-electron
systems. To this end, I attach my wannier90.win, wannier90.wout, INCAR file
from VASP. A plot of the EDOS for Gd-doped ceria is also available upon request.
I would greatly appreciate some help with this issue. <br></span></p><p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><br><span style="font-size:14pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif""></span></p>

<p class="MsoNormal" style="text-align:justify"><span style="font-size:14.0pt;line-height:115%;font-family:"Adobe Garamond Pro","serif"">Mario Burbano<br></span></p>

<br>INCAR<br><br>SYSTEM = CeO2<br><br>Start parameter for this Run:<br>NWRITE = 2<br>LPETIM=F write-flag & timer<br>ISTART = 1 job : 0-new 1-cont 2-samecut<br>ICHARG = 1<br><br>Electronic Relaxation 1<br>PREC = normal<br>

ENMAX = 500.00 eV Use no more than 400 for hyb<br>NELM = 150 Or use 150 depending on system<br>INIWAV = 1 random initial wavefunctions<br>EDIFF = 1E-05<br><br>Ionic Relaxation<br>EDIFFG = -0.01 stopping-criterion for IOM<br>

NSW = 0 number of steps for IOM<br>NBLOCK = 1; KBLOCK = 40 inner block and outer block<br>IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG<br>!POTIM = 0.2<br>!TEBEG = 1200<br>ISIF = 2 stress and relaxation<br>IWAVPR = 1 prediction: 0-non 1-charg 2-wave 3-comb<br>

ISYM = 0 0-nonsym 1-usesym<br>LCORR = F Harris-correction to forces<br>ISMEAR = 0<br>LMAXMIX = 6<br>!NPAR = 4<br>ALGO = Normal<br>LREAL = A<br>ROPT = 1E-04 1E-04 1E-04<br>ISPIN = 2<br>!MAGMOM = 63*0.0 2*7.0 30*0.0<br>LORBIT = 12<br>

!NBANDS = 576<br><br><br>!LWANNIER90 = .TRUE.<br>LWANNIER90_RUN = .TRUE.<br>LWRITE_MMN_AMN   = .TRUE.<br><br>LASPH = .TRUE.<br><br>LORBIT  =  12<br><br>LDAU    =  .TRUE.   DFT+U Parameters<br>LDAUL   = -1    3    3<br>LDAUU   =  0    5   7<br>

LDAUJ   =  0    0   0<br>LMAXMIX =  6<br>LASPH = .TRUE.<br><br>wannier90.win<br><br>num_wann = 394  <br>exclude_bands : 395-516<br>translate_home_cell = T<br>write_xyz = T<br>num_iter = 10000<br>!restart = default<br>length_unit = bohr<br>

conv_tol = 1E-05<br>conv_window = 2<br> <br> <br>use_bloch_phases = T<br> <br>begin unit_cell_cart<br>    11.0999000     0.0000000     0.0000000<br>     0.0000000    11.0999000     0.0000000<br>     0.0000000     0.0000000    11.0999000<br>

end unit_cell_cart<br> <br>begin atoms_cart<br>O        1.0910258     1.5555279     1.1133891<br>O        1.6168928     1.4308410     6.8344120<br>O        1.2726312     7.1209920     1.5239751<br>O        6.7235477     1.3062118     1.5243693<br>

O        6.9849921     1.2755700     7.0070873<br>O        7.0117723     6.9623947     1.3763876<br>O        6.9734855     6.8747087     7.0389660<br>O        1.2816080     4.2024615     1.5141458<br>O        1.3287112     4.3624672     6.9362300<br>

O        1.2972118     9.4526459     1.3483589<br>O        1.3706034     9.6482123     6.9524353<br>O        7.1090675     4.1821279     1.1530493<br>O        7.1452833     4.1399094     6.6534944<br>O        6.8159130     9.5397849     1.4425250<br>

O        7.0278822     9.4519766     6.9553476<br>O        3.8301972     1.6956449     1.5085080<br>O        4.1800092     1.2534059     6.6640303<br>O        4.2504328     6.8128734     1.5556019<br>O        3.9247379     6.7899324     6.9399874<br>

O        9.5556851     1.1386685     1.2527318<br>O        9.6036212     1.1291998     6.7260156<br>O        9.5866608     7.0162440     1.2348022<br>O        9.7441521     6.6994064     6.7313684<br>O        4.0548661     4.3197004     1.1723938<br>

O        4.1273180     4.3148634     6.8252434<br>O        4.1772558     9.8811025     1.4115724<br>O        4.2169280     9.6342031     7.0420338<br>O        9.7559647     4.2100936     1.2570907<br>O        9.8481326     4.0300227     6.9914025<br>

O        9.5395371     9.6699812     1.3797357<br>O        9.7535514     9.5559178     7.0318532<br>O        1.6712692     1.4300929     4.0238828<br>O        1.2543316     1.3619023     9.5704645<br>O        1.4847537     6.7609402     4.3163762<br>

O        1.2548616     6.9356260     9.7869100<br>O        7.2461518     1.3818800     4.2487517<br>O        6.7620253     1.5077195     9.8902004<br>O        7.1182846     7.1713511     4.3022937<br>O        7.0775316     6.9802018     9.7163932<br>

O        1.3355604     3.9342011     4.1256461<br>O        1.3149627     4.1328975     9.5825493<br>O        1.5207152     9.3671966     4.1077831<br>O        1.2353957     9.4353610     9.7722335<br>O        6.9859142     4.3444563     3.9066656<br>

O        7.0419841     4.2985905     9.5477929<br>O        6.9607615     9.9409150     4.4807489<br>O        6.8498114     9.9006835     9.7935517<br>O        4.2730595     1.7229243     4.1831688<br>O        3.9713144     1.4241965     9.7405612<br>

O        4.1850513     6.8978010     4.0957753<br>O        4.0475432     6.8265599     9.7106643<br>O       10.0315959     1.3967283     3.8460075<br>O        9.5551204     1.2485580     9.3996756<br>O        9.7999703     6.8490059     3.9202658<br>

O        9.6494379     6.9913007     9.6843607<br>O        4.2028441     4.1931154     4.0845843<br>O        4.1862072     4.3245559     9.5876039<br>O        4.1470296     9.7356322     4.3733518<br>O        4.1740254     9.6720670     9.7716207<br>

O        9.7654108     4.1122673     4.1680258<br>O        9.7818919     3.9942592     9.7749854<br>O        9.5273401     9.6357585     4.1431350<br>O        9.6338072     9.5554361     9.5372859<br>Gd       5.7302426     2.7687112     2.8334760<br>

Gd      10.9789137    10.9654572     0.0105097<br>Ce       0.1778309     0.3185873     5.4495023<br>Ce      11.0260132     5.4730070    11.0700061<br>Ce      10.9607076     5.5356176     5.4386890<br>Ce       5.4440578     0.0834043     0.1366895<br>

Ce       5.6382141     0.1742708     5.4959768<br>Ce       5.4885401     5.5045347     0.0919183<br>Ce       5.7278683     5.5908857     5.5776579<br>Ce       2.7531946     2.6635696    11.0489633<br>Ce       2.7925504     2.9913267     5.4315247<br>

Ce       2.7046285     8.3944282     0.0673516<br>Ce       2.8253220     8.2792851     5.6985709<br>Ce       8.2519614     2.7117986    11.0442467<br>Ce       8.4126651     2.7737429     5.5618419<br>Ce       8.1952205     8.1584337     0.0519898<br>

Ce       8.3428229     8.4431157     5.6094422<br>Ce       3.0058818    11.0854546     2.9571521<br>Ce       2.7320840     0.0080979     8.2708000<br>Ce       2.9056957     5.4776607     2.7579451<br>Ce       2.6843252     5.6239897     8.3753906<br>

Ce       8.4102373    11.0299493     2.7425168<br>Ce       8.2087693    10.9612438     8.3471079<br>Ce       8.3530073     5.5853908     2.6058968<br>Ce       8.3022411     5.5315589     8.3088875<br>Ce      11.0936636     2.8089634     2.6070143<br>

Ce      11.0195643     2.5974887     8.4131393<br>Ce       0.0012041     8.3390840     2.8207236<br>Ce       0.0256974     8.3442472     8.3057507<br>Ce       5.3643603     2.7681623     8.3381502<br>Ce       5.5863572     8.2839246     2.8753859<br>

Ce       5.5999122     8.4307771     8.3534403<br>end atoms_cart<br> <br>mp_grid =     1     1     1<br> <br>begin kpoints<br>      0.000000000000      0.000000000000      0.000000000000<br>end kpoints<br><br>Truncated wannier90.wout<br>

<br>  WF centre and spread  315  (  2.955411,  7.977270, -8.320092 )     3.10397663<br>  WF centre and spread  316  (  1.983168, -7.084571,  3.330386 )     2.82780519<br>  WF centre and spread  317  (  8.389708, -8.287388,  8.121573 )     3.04872989<br>

  WF centre and spread  318  ( -7.973836,  2.911651,  2.511068 )     3.06077796<br>  WF centre and spread  319  ( -3.401918,  2.461755,  1.944609 )     2.99807308<br>  WF centre and spread  320  ( -2.747481, -7.649929,  7.787093 )     3.10885119<br>

  WF centre and spread  321  ( -2.943842,  7.137560, -2.093789 )     2.88281541<br>  WF centre and spread  322  ( -1.987234, -8.089698, -7.978904 )     3.10697570<br>  WF centre and spread  323  (  2.773243, -8.264631, -2.946507 )     2.99032824<br>

  WF centre and spread  324  ( -7.568257,  3.066973,  7.682292 )     2.93448218<br>  WF centre and spread  325  (  2.813919,  8.344642,  3.277612 )     2.91319501<br>  WF centre and spread  326  ( 10.053932, -5.344354, -4.650336 )     2.47476242<br>

  WF centre and spread  327  (  8.056433, -7.708514, -3.028838 )     3.09028990<br>  WF centre and spread  328  ( -2.112588,  7.406764,  7.518556 )     2.92660667<br>  WF centre and spread  329  ( -7.769204, -3.388896,  2.335361 )     2.87424976<br>

  WF centre and spread  330  ( -3.338727,  1.952770, -3.644332 )     2.75161953<br>  WF centre and spread  331  ( -2.122343,  8.371526,  1.936664 )     2.79772379<br>  WF centre and spread  332  ( -2.123271,  8.223344,  8.318030 )     2.95807968<br>

  WF centre and spread  333  (  7.649308, -7.742433,  2.587871 )     3.09400540<br>  WF centre and spread  334  ( -8.553601, -3.383708,  3.220682 )     2.89142249<br>  WF centre and spread  335  (  2.170253,  7.862902,  8.177933 )     3.01993865<br>

  WF centre and spread  336  ( -8.170698,  2.009430, -8.168123 )     2.87459996<br>  WF centre and spread  337  ( -3.378961, -3.125420,  2.321571 )     2.97235965<br>  WF centre and spread  338  (  7.314661,  7.718848,  1.837712 )     2.82518456<br>

  WF centre and spread  339  (  7.601711,  3.611174,  8.276649 )     2.86500869<br>  WF centre and spread  340  (  8.260864, -2.292446, -2.068143 )     2.98322396<br>  WF centre and spread  341  (  1.735624,  3.413602,  2.563879 )     2.83866685<br>

  WF centre and spread  342  (  1.996838, -7.902926,  2.514744 )     3.08720409<br>  WF centre and spread  343  ( -2.013425,  7.984178, -8.201266 )     2.99172689<br>  WF centre and spread  344  (  7.425085,  8.514192, -7.639445 )     2.93024986<br>

  WF centre and spread  345  (  2.480124, -3.691701,  7.358987 )     2.80989381<br>  WF centre and spread  346  (  8.017905, -8.470672, -2.185893 )     3.00688507<br>  WF centre and spread  347  (  8.303022,  8.539391, -8.446310 )     2.95251901<br>

  WF centre and spread  348  ( -8.030027, -8.106592, -2.203690 )     3.06248896<br>  WF centre and spread  349  (  4.841020,  5.442349,  0.532952 )     2.44329218<br>  WF centre and spread  350  ( -3.010810, -2.561720, -7.310560 )     2.92096297<br>

  WF centre and spread  351  ( -8.281606, -1.688036,  8.869493 )     2.77204423<br>  WF centre and spread  352  ( -3.208049,  1.779769, -7.877091 )     2.84982433<br>  WF centre and spread  353  ( -1.530521,  2.207644,  7.554694 )     2.96087159<br>

  WF centre and spread  354  ( -8.181692,  7.923215,  6.975434 )     2.79038804<br>  WF centre and spread  355  (  7.982252,  8.693198,  1.757743 )     2.77611846<br>  WF centre and spread  356  ( -7.291098, -8.247983,  2.951081 )     2.82219938<br>

  WF centre and spread  357  ( -7.448289, -8.447889, -7.259313 )     2.86047293<br>  WF centre and spread  358  (  3.242955, -8.553512,  7.805895 )     3.03592398<br>  WF centre and spread  359  ( -2.346036, -8.256709, -2.318301 )     3.06070397<br>

  WF centre and spread  360  ( -2.542093, -3.172905,  7.484967 )     2.90458533<br>  WF centre and spread  361  (  3.155946, -7.818175,  8.713861 )     3.07195605<br>  WF centre and spread  362  (  2.895759, -2.745856,  2.889512 )     3.18059131<br>

  WF centre and spread  363  (  2.363604,  2.550049,  2.458465 )     3.30535165<br>  WF centre and spread  364  ( -3.396423, -3.160862,  8.253963 )     2.80642521<br>  WF centre and spread  365  (  7.623483,  3.579213,  3.094698 )     2.82291720<br>

  WF centre and spread  366  (  2.111921,  8.714749, -8.232192 )     3.05464852<br>  WF centre and spread  367  ( -2.083752,  7.098527, -2.888565 )     2.87670157<br>  WF centre and spread  368  ( -2.512735, -8.164707,  1.935589 )     2.93885801<br>

  WF centre and spread  369  ( -2.080538,  7.957223, -2.080406 )     2.85354471<br>  WF centre and spread  370  (  2.422977, -7.808186,  7.833933 )     3.10047156<br>  WF centre and spread  371  (  8.240706,  7.585315,  7.308912 )     2.86138806<br>

  WF centre and spread  372  ( -2.618142, -2.336775,  2.192220 )     2.83746790<br>  WF centre and spread  373  (  2.017842,  8.321124,  2.425184 )     2.96342095<br>  WF centre and spread  374  ( -3.338213, -7.343168,  1.909590 )     2.77140536<br>

  WF centre and spread  375  (  2.584014,  3.353781,  1.732777 )     2.85955278<br>  WF centre and spread  376  (  2.896469,  8.242927, -3.268844 )     2.94442950<br>  WF centre and spread  377  ( -2.535725, -3.013976,  3.065033 )     3.01193621<br>

  WF centre and spread  378  ( -2.424804, -2.518216, -2.609676 )     2.96225890<br>  WF centre and spread  379  ( -3.149585, -3.322517, -2.601553 )     3.05900124<br>  WF centre and spread  380  (  2.822494, -7.100193,  2.435167 )     2.98763778<br>

  WF centre and spread  381  (  3.505806, -6.903623, -8.067028 )    11.46708747<br>  WF centre and spread  382  ( 10.176170,  5.241469, -5.221244 )     2.42578292<br>  WF centre and spread  383  (  5.235784, -0.065968, -5.354240 )     3.69196155<br>

  WF centre and spread  384  ( 10.112686,  5.240451, -5.221938 )     2.92049603<br>  WF centre and spread  385  ( 10.141411,  5.227326, -5.245713 )     2.85520635<br>  WF centre and spread  386  (  9.722165,  4.820787, -5.230830 )     6.16646019<br>

  WF centre and spread  387  (  1.361169,  0.518060,  9.417393 )     9.99612809<br>  WF centre and spread  388  ( 10.110982,  5.170869, -5.222982 )     2.96430550<br>  WF centre and spread  389  ( 10.112519,  5.273404, -5.282557 )     4.20368371<br>

  WF centre and spread  390  (  4.723585, -0.037301, -6.030209 )     9.74295322<br>  WF centre and spread  391  (  0.392734,  0.529797, 10.290223 )     2.79897493<br>  WF centre and spread  392  (  0.557381,  0.533053,-10.451580 )     5.65979199<br>

  WF centre and spread  393  (  0.487947,  0.548060, 10.254358 )     4.40782260<br>  WF centre and spread  394  (  3.062461,  0.220112, -8.035170 )    14.14469343<br>  Sum of centres and spreads (  2.577830, 49.036143, -1.714244 )  1137.06428007<br>

 <br>        Spreads (Bohr^2)       Omega I      =   949.037551765<br>        ================       Omega D      =     0.000000000<br>                               Omega OD     =   188.026728302<br>   Final Spread (Bohr^2)       Omega Total  =  1137.064280067<br>

 ------------------------------------------------------------------------------<br>  Wannier centres written to file wannier90.up_centres.xyz<br><br> Writing checkpoint file wannier90.up.chk... done<br><br> Time for wannierise         1946.970 (sec)<br>

 Total Execution Time        1947.812 (sec)<br><br> *===========================================================================*<br> |                             TIMING INFORMATION                            |<br> *===========================================================================*<br>

 |    Tag                                                Ncalls      Time (s)|<br> |---------------------------------------------------------------------------|<br> |kmesh: get                                        :         2         0.013|<br>

 |wann: main                                        :         1      1946.963|<br> *---------------------------------------------------------------------------*<br> <br> All done: wannier90 exiting<br>
<br>