ANPHON声子色散、DOS与振动热力学
读取真实Si64力常数XML，计算6条声子分支、DOS与热容，并检查单位、幅度和模式数。
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完成位移和力常数拟合后，下一步用ANPHON读取si64.xml。本篇仍是经典Stillinger–Weber硅模型，默认后处理复用真实GPU原子力，不重新提交GPU任务。
1 先完整复跑并进入结果目录#
资料包根目录执行：
bash run.sh
cd results/fit/u010
ls band.in dos.in si64.xml
默认入口已经执行ANPHON。逐步重算时，在新的工作副本中运行：
module load alamode/1.5.0
export OMP_NUM_THREADS=1 MKL_NUM_THREADS=1
anphon band.in > band.log
anphon dos.in > dos.log
这些命令使用兼容AVX-512的CPU计算环境；anphon是CPU程序，本例GPU负责前置的LAMMPS原子力。
2 色散输入如何写#
本例使用2原子的Si原胞与Γ–X–L–Γ路径，每段51个点，实际输出153行：
&general
PREFIX = si_band
MODE = phonons
FCSXML = si64.xml
NKD = 1; KD = Si
MASS = 28.0855
TMIN = 0; TMAX = 600; DT = 100
EMIN = -50; EMAX = 650; DELTA_E = 1
ISMEAR = 1; EPSILON = 5
/
&cell
10.2612128632945208
0 0.5 0.5
0.5 0 0.5
0.5 0.5 0
/
&kpoint
1
G 0 0 0 X 0.5 0.5 0 51
X 0.5 0.5 0 L 0.5 0.5 0.5 51
L 0.5 0.5 0.5 G 0 0 0 51
/
FCSXML是前一步拟合得到的XML。这里的&cell为原胞，比例因子使用bohr；不能直接把64原子的立方超胞矢量照抄到原胞色散输入中。
head si_band.bands
第一列为累计路径坐标，后面6列为频率，单位cm⁻¹。虽然拟合使用64原子超胞，但原胞只有2原子，因此是6条分支；高对称路径上的简并分支会重合，可见曲线数可能少于6。完整超胞Hessian仍有192个自由度。
三条声学分支在Γ点接近0；0.01 Å拟合的三条Γ光学分支约为595.0735 cm⁻¹。本例所检查路径没有明显虚频，这不等于对任意体积、温度或相变都作出了稳定性判断。
3 DOS与热力学输入#
dos.in保留同一个原胞和XML，将采样部分改为：
&kpoint
2
12 12 12
/
本例还设置ISMEAR=1、EPSILON=5、DELTA_E=1，即使用高斯展宽和cm⁻¹频率网格；温度为0至600 K、间隔100 K。完整文件在资料包中。实际DOS文件频率范围约0–596 cm⁻¹，后处理按文件第一列积分。
head si_dos.dos
head si_dos.thermo
本例总DOS积分约为5.99498，接近2原子原胞的6个振动模式；没有为得到6而额外归一化数据。有限网格和展宽会影响积分以及曲线形状，精细研究还应检查更密的q网格和展宽设置。
4 检查位移幅度与独立Γ点结果#
| 位移幅度 | Γ光学频率（cm⁻¹） |
|---|---|
| 0.005 Å | 595.0778 |
| 0.010 Å | 595.0735 |
| 0.020 Å | 595.0566 |
另用0.001 Å的均匀子晶格位移、直接从原生SW力计算Γ光学频率，得到约595.0791 cm⁻¹。三个位移幅度的结果相近，较大位移的偏离也保留在图中。这是此模型、此体积的检查，不能把0.01 Å当成所有材料的固定最优值。
5 thermo各列的单位和含义#
原生表头为温度、Cv/kB、S/kB、内能和自由能。能量单位为Ry，所有值按2原子原胞计。本例300 K时：
| 量 | 原生结果 |
|---|---|
| 热容Cv | 4.481054 kB/原胞 |
| 振动熵S | 3.977976 kB/原胞 |
| 振动内能U | 0.01483009 Ry/原胞 |
| 振动自由能F | 0.007271586 Ry/原胞 |
热容换算为每摩尔Si原子时，应将Cv/kB乘以气体常数R，再除以原胞原子数2；本例约18.63 J·mol⁻¹·K⁻¹。不能直接把4.481054标成J/mol/K。
右图还将原生热容与独立DOS积分比较；两者在100–600 K内的最大差约0.0027 kB/原胞。高温极限为6 kB/原胞。本例虽然用经典力场生成势能曲面，ANPHON热力学默认仍采用量子Bose占据；势能模型和统计方式是两个设置。
原生表头写有Free energy (QHA)，本次实际只使用一个固定体积的谐波力常数。这里是振动贡献，还没有做多体积自由能最小化、热膨胀或完整Gibbs自由能；比较相稳定性时也需要统一静态能量及其他自由能项的参考。
6 后续怎样使用数据#
si_band.bands适合画色散，si_dos.dos适合画DOS，si_dos.thermo提供本例的振动热力学。默认的4张图由资料包plot.py生成，数值保持可读、可复算。回到ALAMODE入口可查看从生成位移到GPU力计算的完整顺序。
参考：ANPHON输入参数、ANPHON程序说明。