possible dipole moment bug in VASP 6 for non-orthogonal unit cells
Posted: Thu Nov 09, 2023 8:21 pm
Hi,
There may be a bug in calculation of the dipole moment for VASP 6. Relevant INCAR tags are LCALCPOL and DIPOL.
This occurs in systems with non-orthogonal unit cells. The 15-atom unit cell of perovskite KNbO3 is an example.
POSCAR:
The same INCAR, POTCAR and KPOINTS results in different outcomes of dipole moment.
VASP 6:
VASP 5:
The dipole moments in x and z directions are good in both VASP 5 and 6, as they are integer multiples of the quantum dipole moment. However, the dipole moment to y direction in VASP 6 is not an integer or (integer + 0.5) multiple of quantum dipole moment. It converts to -0.05911 C/m2 in polarization. It is not large, but not ignorable considering how symmetrized the cell is. I've tried turning off symmetry, but the result was the same.
This also occurs in polarized, rhombohedral (R3m, #160) KNbO3.
POSCAR:
VASP 6:
VASP 5:
As you can see, the -0.05780 C/m2 polarization remains in the y direction. The random error in polarization, as seen in the x and y direction polarization in VASP 5, is an order of magnitude smaller than this error (0.0029 and -0.0016 C/m2). I've attached the relevant inputs and outputs.
Also, not a bug but the change in the sign convention of the dipole moment hasn't been documented anywhere. The units changed from electrons (-1.602e-19 C) per angstrom to elementary charge (1.602e-19 C) per angstrom. The OUTCAR hints this but I think the documents also need to be updated.
Best,
Seongjoo
There may be a bug in calculation of the dipole moment for VASP 6. Relevant INCAR tags are LCALCPOL and DIPOL.
This occurs in systems with non-orthogonal unit cells. The 15-atom unit cell of perovskite KNbO3 is an example.
POSCAR:
Code: Select all
K1 Nb1 O3
1.00000000000000
5.6371441167140182 0.0000000000000000 0.0000000000000000
-2.8185720584070091 4.8819100098683303 0.0000000000000000
0.0000000000000000 0.0000000000000000 6.9040379844016515
K Nb O
3 3 9
Direct
0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000
0.6666666666666667 0.3333333333333333 0.3333333333333333
0.3333333333333333 0.6666666666666667 0.6666666666666667
0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.5000000000000000
0.6666666666666667 0.3333333333333333 0.8333333333333333
0.3333333333333333 0.6666666666666667 0.1666666666666667
0.6666666666666667 0.8333333333333333 0.3333333333333333
0.3333333333333333 0.1666666666666667 0.6666666666666667
0.0000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000
0.1666666666666667 0.8333333333333333 0.3333333333333333
0.8333333333333333 0.1666666666666667 0.6666666666666667
0.5000000000000000 0.5000000000000000 0.0000000000000000
0.1666666666666667 0.3333333333333333 0.3333333333333333
0.8333333333333333 0.6666666666666667 0.6666666666666667
0.5000000000000000 0.0000000000000000 0.0000000000000000
VASP 6:
Code: Select all
Ionic dipole moment: p[ion]=( -39.46001 -68.34674 -93.20451 ) |e| Angst
Total electronic dipole moment: p[elc]=( 0.00000 -0.00000 0.00000 ) |e| Angst
Code: Select all
Ionic dipole moment: p[ion]=( 0.00000 0.00000 0.00000 ) electrons Angst
Total electronic dipole moment: p[elc]=( 0.00000 -0.00000 0.00000 ) electrons Angst
This also occurs in polarized, rhombohedral (R3m, #160) KNbO3.
POSCAR:
Code: Select all
K1 Nb1 O3
1.00000000000000
5.6564710636199358 0.0000000000000003 0.0000000000000000
-2.8282355318099679 4.8986476368664480 0.0000000000000000
0.0000000000000000 0.0000000000000000 6.9451403074990683
K Nb O
3 3 9
Direct
0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.0067429770991721
0.6666666666666667 0.3333333333333333 0.3400763030991721
0.3333333333333333 0.6666666666666667 0.6734096460991721
0.3333333333333333 0.6666666666666667 0.1839420693822000
0.0000000000000000 0.0000000000000000 0.5172754433822000
0.6666666666666667 0.3333333333333333 0.8506087563822000
0.1671572697387740 0.3343145191442170 0.3256605485062060
0.1671572697387740 0.8328427302612260 0.3256605485062060
0.6656854808557830 0.8328427302612260 0.3256605485062060
0.3323521475224490 0.1661760635945600 0.6589938615062056
0.8338239364054400 0.1661760635945600 0.6589938615062056
0.8338239364054400 0.6676478524775510 0.6589938615062056
0.5004906030721070 0.0009811858108840 0.9923271745062099
0.9990188141891160 0.4995093969278930 0.9923271745062099
0.5004906030721070 0.4995093969278930 0.9923271745062099
Code: Select all
Ionic dipole moment: p[ion]=( -5.65647 -68.58107 34.31920 ) |e| Angst
Total electronic dipole moment: p[elc]=( -0.01564 0.00903 1.94332 ) |e| Angst
Code: Select all
Ionic dipole moment: p[ion]=( -0.04995 0.02884 -34.31920 ) electrons Angst
Total electronic dipole moment: p[elc]=( 0.01564 -0.00903 -1.94332 ) electrons Angst
Also, not a bug but the change in the sign convention of the dipole moment hasn't been documented anywhere. The units changed from electrons (-1.602e-19 C) per angstrom to elementary charge (1.602e-19 C) per angstrom. The OUTCAR hints this but I think the documents also need to be updated.
Best,
Seongjoo