Eastsheng's Wiki

QE/epw学习——02

2026-01-09 18:11:28

[toc]

碳化硅自洽计算

SCF.in 参数解释

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
 &control # 控制参数
    calculation     = 'scf' # 自洽计算
    prefix          = 'sic' # 所有生成输出文件的前缀
    restart_mode    = 'from_scratch' # 每次都从头开始计算，不读取之前的中间结果
    wf_collect      = .false. # 不将所有k点的波函数收集到单个文件中
    pseudo_dir      = '../pp' # 赝势文件的存放目录
    outdir          = './' # 临时文件和最终输出数据
    tprnfor         = .true. # 计算并输出原子受力
    tstress         = .true. # 计算并输出体系的应力张量
 /
 &system # 定义了所研究物理系统的基本性质
    ibrav           = 2 # 定义布拉维（brav）格子类型，2 代表面心立方晶格
    celldm(1)       = 8.237 # 以玻尔半径 (Bohr) 为单位的晶格常数 a
    nat             = 2 # 元胞内的原子总数为 2
    ntyp            = 2 # 原子种类数为 2（Si 和 C）
    ecutwfc         = 60 # 平面波基组的动能截断能，单位是Ry (Rydberg，约13.6 eV)。
    occupations     = 'smearing' # 采用展宽技术来处理电子占据
    smearing        = 'mp' # 具体使用 Methfessel-Paxton 一阶展宽方法
    degauss         = 0.02 # 展宽宽度 (单位：Ry)
    nbnd            = 4 # 计算能带的数量。
 /
 &electrons # 控制电子自洽迭代过程
    diagonalization = 'david' # 使用 Davidson 迭代方法对角化哈密顿量矩阵，是默认且高效的方法。
    mixing_beta     = 0.7 # 电荷密度混合参数，用于加速自洽收敛。0.7是一个常用值。
    conv_thr        = 1.0d-10 # 自洽迭代的能量收敛阈值。
 /
ATOMIC_SPECIES # 原子信息：符号、原子质量 (amu)、对应的赝势文件名
  Si  28.0855     Si.pz-vbc.UPF
  C   12.01078    C.UPF
ATOMIC_POSITIONS alat # 以晶格常数 alat (即 celldm(1)) 为单位定义原子分数坐标。
  Si  0.00  0.00  0.00
  C   0.25  0.25  0.25
K_POINTS automatic # 采用自动生成的 k点网格 进行布里渊区积分
8 8 8 1 1 1 # 在倒易空间三个基矢方向上分别均匀取8个k点，即总共 8x8x8=512 个k点
# 网格的偏移量，1 1 1 表示无偏移

运行与输出

1
mpirun -np 4 pw.x -npool 4 < scf.in > scf.out

scf.out、sic.xml、./sci.save/

声子计算

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
--
&inputph
  prefix   = 'sic'
  fildvscf = 'dvscf' # 指定输出文件，用于保存电子-声子耦合的微扰势,这个文件是后续进行 epw.x 计算（电子-声子耦合）所必需的直接输入文件之一
  ldisp    = .true # 计算一系列q点的声子，用于绘制声子色散关系或进行后续插值;如果设为 .false.，则只计算 nq1, nq2, nq3 确定的单个q点（通常是Γ点）
  fildyn   = 'sic.dyn' # 指定输出的动力学矩阵文件。该文件包含了所有计算q点的声子频率和模式信息，可用于绘制声子谱或作为其他后处理程序的输入。
  nq1=6, # 定义在倒易空间三个方向上均匀采样的q点网格密度,直接影响后续EPW计算中插值的精度
  nq2=6,
  nq3=6,
  tr2_ph   =  1.0d-12 # 声子自洽循环的收敛阈值
 /

1
2
3
4
5
mpirun -np 4 ph.x -npool 4 < ph.in > ph.out
python pp.py
diam # prefix 
16 #  number of irreducible q-points
mv sic.save ../epw

采用EPW计算声子线宽

自洽计算

1
2
cd ../epw
mpirun -np 4 pw.x -npool 4 < scf.in >& scf.out

非自洽计算

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
 &control
    calculation     = 'nscf' # 指明计算类型为非自洽
    prefix          = 'sic'
    wf_collect      = .false.
    pseudo_dir      = '../pp/'
    outdir          = './'
    # 移除了 restart_mode, tprnfor, tstress：因为这些参数与结构优化/受力相关，在nscf中不需要。
 /
 &system
    ibrav           = 2
    celldm(1)       = 8.237
    nat             = 2
    ntyp            = 2
    ecutwfc         = 60
    occupations     = 'smearing'
    smearing        = 'mp'
    degauss         = 0.02
    nbnd            = 4
 /
 &electrons
    diagonalization = 'david'
    mixing_beta     = 0.7
    conv_thr        = 1.0d-10
 /
ATOMIC_SPECIES
  Si  28.0855     Si.pz-vbc.UPF
  C   12.01078    C.UPF
ATOMIC_POSITIONS alat
  Si  0.00  0.00  0.00
  C   0.25  0.25  0.25
K_POINTS crystal # 从SCF的 automatic 网格变成了手动指定的、密集的 “crystal”坐标 网格列表。这是nscf计算的核心。
216
  0.00000000  0.00000000  0.00000000  4.629630e-03 
  0.00000000  0.00000000  0.16666667  4.629630e-03 
  0.00000000  0.00000000  0.33333333  4.629630e-03 
  0.00000000  0.00000000  0.50000000  4.629630e-03 
  0.00000000  0.00000000  0.66666667  4.629630e-03 
  0.00000000  0.00000000  0.83333333  4.629630e-03 
  0.00000000  0.16666667  0.00000000  4.629630e-03 
...
...
  0.83333333  0.66666667  0.83333333  4.629630e-03 
  0.83333333  0.83333333  0.00000000  4.629630e-03 
  0.83333333  0.83333333  0.16666667  4.629630e-03 
  0.83333333  0.83333333  0.33333333  4.629630e-03 
  0.83333333  0.83333333  0.50000000  4.629630e-03 
  0.83333333  0.83333333  0.66666667  4.629630e-03 
  0.83333333  0.83333333  0.83333333  4.629630e-03 

1
mpirun -np 4 pw.x -npool 4 < nscf.in >& nscf.out

计算声子线宽

1
mpirun -np 4 epw.x -npool 4 < epw.in > epw.out
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
--
&inputepw
  prefix      = 'sic'
  amass(1)    = 28.0855
  amass(2)    = 12.0107
  outdir      = './'

  elph        = .true. # 开启电子-声子耦合计算
  epbwrite    = .true. # 表示写入耦合矩阵元
  epbread     = .false. # 不读取（从头计算）

  epwwrite    = .true.
  epwread     = .false.

  nbndsub     =  4 # 参与Wannier化的能带数

  wannierize  = .true. # 启用Wannier函数构造
  num_iter    = 300 # 极大局域化算法的迭代步数
  iprint      = 2 # 
  dis_win_max = 12 # disentanglement 能量窗口的上限（单位：eV）
  dis_froz_max= 7 #  frozen 能量窗口的上限（单位：eV）
  proj(1)     = 'Si:sp3' # 初始投影猜测。这里指定用Si原子的sp³杂化轨道作为Wannier函数的初始猜测。

  iverbosity  = 0

  elecselfen  = .false. # 不计算电子自能（涉及电子的线宽和寿命重整化）
  phonselfen  = .true. # 计算声子自能（由于电子-声子耦合导致的声子线宽或寿命）。这是分析声子热导率被电子散射影响的关键。
  a2f         = .true. # 计算Eliashberg谱函数 α²F(ω) 和电子-声子耦合强度 λ。这是分析超导转变温度、载流子迁移率等问题的核心量。


  fsthick     = 2.80284905 ! eV # 费米面附近能量窗口的厚度。
  temps       = 200 ! K # 计算时所采用的温度。会影响费米-狄拉克分布函数。
  degaussw    = 0.1 ! eV # 高斯展宽，用于处理狄拉克δ函数，数值技巧。

  dvscf_dir   = '../phonons/save'
  filukk      = './SiC.ukk'
  
  nk1         = 6
  nk2         = 6
  nk3         = 6

  nq1         = 6
  nq2         = 6
  nq3         = 6

  nqf1         = 20
  nqf2         = 20
  nqf3         = 20
  nkf1         = 10
  nkf2         = 10
  nkf3         = 10
 /

Tags: QE epw
← QE/epw学习——01 具有晶格加热的 IGBT 瞬态闩锁效应模拟 →