ABACUS 矩阵到PYATB光学响应

下载真实Si矩阵、8个PYATB条件、离线依赖和绘图脚本。解压进入附件根目录，先直接提取已有结果：

bash analyze.sh

首次运行会用附件内已固定版本的依赖，在本目录创建 venv，不修改公共环境；图在 reference/figures，数据在 reference/analysis。新解压目录重新执行全部PYATB计算：

sbatch submit.slurm

模板在分配资源中建立 work，顺序运行8个分析条件，再核对与画图。P100模板这里分配主机资源，实际PYATB使用1个CPU进程、1线程，不是GPU加速测试。它读取已有ABACUS矩阵，不重新运行DFT；已有 work 时请新解压，以免覆盖结果。

环境为PYATB1.1.2、mpi4py4.1.1、OpenMPI5.0.10，Python3.11及ASE3.29.0环境内的NumPy/SciPy用于后处理。离线轮子和哈希随附件提供。ABACUS矩阵来源为集群真实Si2计算：3.10.1、LCAO/PBE、80 Ry、8 Bohr DZP、26个NAO、8价电子、电子k网格2³；这些是有限采样教学结果，不能当作已经收敛的材料光谱。

1 准备原生位置矩阵#

先完成能带与PDOS的矩阵准备。光学需要 out_mat_r 1 得到的r(R)，它与H/S一起决定非正交基中的速度矩阵。不能把r矩阵随意改成只含原子位置的对角矩阵。

实际光学输入：

cat inputs/si-optical6/Input

INPUT_PARAMETERS
{
    nspin                           1
    package                         ABACUS
    fermi_energy                    7.2166391121
    fermi_energy_unit               eV
    HR_route                        ../../matrices/data-HR-sparse_SPIN0.csr
    SR_route                        ../../matrices/data-SR-sparse_SPIN0.csr
    rR_route                        ../../matrices/data-rR-sparse.csr
    HR_unit                         Ry
    rR_unit                         Bohr
    max_kpoint_num                  2000
}

LATTICE
{
    lattice_constant                1.0
    lattice_constant_unit           Angstrom
    lattice_vector
    0.0  2.714679090192505  2.714679090192505
    2.714679090192505  0.0  2.714679090192505
    2.714679090192505  2.714679090192505  0.0
}

OPTICAL_CONDUCTIVITY
{
 occ_band 4
 omega 0.2 10.0
 domega 0.1
 eta 0.1
 grid 6 6 6
 method 1
}

occ_band 4明确四条占据带；grid 6 6 6为响应积分网格；光子能量0.2到10 eV、步长0.1 eV。method 1使用该版原生Lorentz展宽方法，eta 0.1单位eV，是响应模型参数，不是材料载流子寿命或晶格温度。

2 运行与读取原生结果#

用完整提交模板后，检查目录：

head -n 5 reference/cases/si-optical6/Out/Optical_Conductivity/optical_conductivity_real_part.dat
head -n 5 reference/cases/si-optical6/Out/Optical_Conductivity/dielectric_function_imag_part.dat

每个文件第1列为光子能量/eV，后面9列按 xx xy xz yx yy yz zx zy zz 排列；σ的单位是S/m，介电函数无量纲。实部和虚部是不同文件，不能只取一份数据就构造完整光谱。

本例同时比较4³、6³网格。独立NumPy按实际能级、原生速度矩阵、体积、自旋简并和Kubo求和重建σ与ε；速度对角元另与能带数值斜率比较。立方对称的三个对角分量在原生打印精度内一致。这些核对没有替代k网格、基组或泛函收敛研究。

3 为什么低能还有尾巴#

本例0.2 eV处也有有限Reσ，主要来自有限η的非共振尾巴，不能据此断言硅变成金属或把它当作直流电导率。η从0.1改为0.2 eV后峰和尾部都会变化。

原生σ和ε在有限η下对应复频率 E+iη；不能忽略η，把两份有限展宽输出机械按实频率关系换算并声称完全等价。本附件使用原生复介电函数，直接保留两种输出及独立核对。

4 上限也影响低能响应#

这版方法1会按输出频率点数建立更高的跃迁能量截断：0.2–10 eV、步长0.1的输入，本例实际最多纳入约15 eV的带间跃迁；换成0.2–20 eV、步长0.2后，纳入的虚跃迁范围随之扩大。图中保留了共同能量区间的实部变化。

因此，不能只把光子能量的起点调低，就把输出命名为收敛静态介电常数。还要检查积分网格、η、上限、基组和原始电子结构。这里是独立粒子模型，没有激子或局域场精修，PBE带隙和光谱也不能直接当作实验值。

重新提取与画图：

bash analyze.sh

后续把结果转成折射率、吸收系数及反射率，见光谱量提取。