[toc]

晶格热导率 + 声子寿命计算流程（基于 phono3py + VASP）

Step 1：结构精细优化

目标：得到充分弛豫的晶体结构。
要求：能量收敛到 1e-8 eV 以上，力小于 1e-3 eV/Å。

📂 输入文件：

POSCAR-unitcell：初始晶胞结构

INCAR：

SYSTEM = SiC relaxation
ISTART = 0
ICHARG = 2
ENCUT  = 500
PREC   = Accurate
EDIFF  = 1E-08
ISMEAR = 0
SIGMA  = 0.01
IBRION = 2
NSW    = 100
EDIFFG = -1E-03
LREAL  = .FALSE.
LWAVE  = .FALSE.
LCHARG = .FALSE.

KPOINTS：推荐 Monkhorst–Pack 网格，比如 6 6 6。
POTCAR：元素对应的赝势。

📌 运行 VASP，最后得到优化后的 CONTCAR → 作为后续 POSCAR-unitcell。

Step 2：生成位移超胞

目标：生成有限位移所需的超胞。

1	phono3py -d --dim="2 2 3" -c POSCAR-unitcell

说明：

--dim="2 2 3"：构造 2×2×3 的超胞。
输出：多个 POSCAR-xxx 文件，每个文件表示一个原子被轻微位移后的结构。

Step 3：计算力（VASP 批量计算）

目标：对每个位移超胞计算原子受力。

📂 输入文件（放在每个 xxx 目录里）：

POSCAR ← 从 POSCAR-xxx 复制而来

for i in $(seq 1 160); do
    dir=$(printf "%05d" $i)
    mkdir -p $dir
    cp POSCAR-$dir $dir/POSCAR
done

INCAR：

ISMEAR = 0
SIGMA  = 0.01
IBRION = -1
EDIFF  = 1E-08
PREC   = Accurate
ENCUT  = 500
IALGO  = 38
LREAL  = .FALSE.
LWAVE  = .FALSE.
LCHARG = .FALSE.
ADDGRID= .TRUE.

（与声子谱有限位移计算相同，不让离子移动，仅计算力）

KPOINTS：比如 4 4 4（根据超胞大小适当缩小 k 网格）。
POTCAR：对应的赝势。

INCAR、POTCAR、KPOINTS

for i in $(seq 2 160); do
    dir=$(printf "%05d" $i)
    cp 00001/INCAR 00001/KPOINTS 00001/POTCAR $dir/
done

📌 每个目录运行 VASP，得到 vasprun.xml。

run vasp

for i in $(seq 1 160); do
	dir=$(printf "%05d" $i)
	cd $dir/
	echo "----" $i "----"
	mpirun -np 4 vasp_std
	cd ..
done

Step 4：提取力常数

收集所有 vasprun.xml 文件，提取二阶 & 三阶力常数。

1 2	phono3py --cf3 {00001..00160}/vasprun.xml phono3py --fc-symmetry

{00001..00160}包括所有的结构

输出：

fc2.hdf5 → 二阶（谐）力常数
fc3.hdf5 → 三阶（非谐）力常数

Step 5：计算晶格热导率

导热系数计算的一个例子是：

1
2
3

phono3py --mesh 11 11 11 --br | tee out.txt
# or phono3py  --fc3  --fc2 --mesh="11 11 11" --br | tee out.txt

这个计算可能需要很长时间。——thm调用一个四面体方法进行布里渊区域积分，用于声子寿命计算，这是默认选项。相反，——sigma选项可以用于涂抹宽度。

在这个命令中，声子在许多网格点上的寿命是连续计算的。每个网格点的声子寿命计算可以单独计算，因为它们是独立的，计算时不需要通信。操作步骤如下

1
2
3

# phono3py --fc3 --fc2 --mesh 11 11 11 --br --wgp 
# phono3py --mesh 11 11 11 --br --write-gamma --gp 0 1 2 3 4 5 12 13 14 15
# phono3py --fc3 --fc2 --mesh 11 11 11 --br --read-gamma

说明：