ABACUS Berry相位与极化
Berry相位与极化：终端操作、完整输入、真实结果与适用范围。
阅读本篇目录
本篇采用鸢算科技集群 ABACUS 3.10.1 的实际输入与输出。下载实操资料包，解压后进入 abacus-examples。inputs 是干净输入，cases 是参考结果，work 用于你的新计算。
这篇要做什么#
先得到绝缘体系的自洽电荷，再沿三个方向分别进行Berry相位计算。gdir指定方向，berry_phase开启极化输出。极化有量子分支，比较两种结构的极化变化时需要构造连续路径并展开分支；不能把一个输出数直接解释成开关极化或压电系数。
1 准备并提交#
python new-case.py berry-scf
cd work/berry-scf
sbatch run.sh
提交脚本使用核时分区模板。套餐用户按自己的资源权限用 yskit 生成提交脚本，保留相同的 ABACUS 计算命令。不要在登录节点直接运行计算。
本篇资料目录：berry-scf、berry-a-tutorial、berry-b-tutorial、berry-c-tutorial。其他对照例回到资料包根目录，换目录名后用同样三个命令提交。
2 核心输入#
berry-scf/INPUT 的完整内容：
INPUT_PARAMETERS
pseudo_dir ../../PP_ORB
ntype 3
ecutwfc 50
scf_nmax 100
symmetry 0
scf_thr 1e-8
calculation scf
basis_type pw
out_chg 1
orbital_dir ../../PP_ORB
device gpu
ks_solver cg
重点检查：berry_phase、gdir、init_chg。参数与说明应按3.10.1理解；官网 latest 的新增参数见版本与扩展范围。
展开完整 STRU 结构与 KPT 采样文件
STRU#
ATOMIC_SPECIES
Pb 207.2 Pb_ONCV_PBE-1.0.upf
Ti 47.867 Ti_ONCV_PBE-1.0.upf
O 15.9994 O_ONCV_PBE-1.0.upf
LATTICE_CONSTANT
1.889725988579
LATTICE_VECTORS
3.8369998932 0.0000000000 0.0000000000
0.0000000000 3.8369998932 0.0000000000
0.0000000000 0.0000000000 4.7870001793
ATOMIC_POSITIONS
Direct
Pb
0.0
1
0.000000000 0.000000000 0.000000000 0 0 0
Ti
0.0
1
0.500000000 0.500000000 0.555999975 0 0 0
O
0.0
3
0.500000000 0.500000000 0.194999994 0 0 0
0.000000000 0.500000000 0.671000004 0 0 0
0.500000000 0.000000000 0.671000004 0 0 0
KPT#
K_POINTS
0
Gamma
4 4 4 0 0 0
对照输入的差别#
berry-a-tutorial：
symmetry -1
pw_diag_thr 1e-8
calculation nscf
init_chg file
berry_phase 1
gdir 1
device cpu
ks_solver dav
berry-b-tutorial：
symmetry -1
pw_diag_thr 1e-8
calculation nscf
init_chg file
berry_phase 1
gdir 2
device cpu
ks_solver dav
berry-c-tutorial：
symmetry -1
pw_diag_thr 1e-8
calculation nscf
init_chg file
berry_phase 1
gdir 3
device cpu
ks_solver dav
3 检查输出和实际结果#
squeue -u "$USER"
tail -n 30 stdout.log
ls OUT.*
确认正常结束后，再检查电子收敛、几何或时间步终止条件以及本篇需要的结果文件。SCF电子收敛不等于晶胞或原子优化完成。
| 实算目录 | 最后总能量 / eV | 计算类型 | 执行路径 |
|---|---|---|---|
berry-scf |
-4412.381285438 | scf |
GPU |
berry-a-tutorial |
-4412.403157672 | nscf |
CPU |
berry-b-tutorial |
-4412.403157371 | nscf |
CPU |
berry-c-tutorial |
-4412.432346583 | nscf |
CPU |
总能量是整个输入晶胞的量；不同原子数、赝势、泛函或物理条件的数值不能直接相减。CPU路径也在分配的计算资源中执行，本表不提供CPU节点性能对照。
4 提取和重画#
回到资料包根目录：
module load ase/3.29.0
python plot.py berry
ls figures
plot.py读取对应原始日志或结果文件；已有CSV在 analysis。结构可打开输出的 STRU.cif，cube可在VESTA查看。保留原始数据、坐标单位和参数，修改绘图不能改变计算结果。