ALAMODE QHA 方法对照:ZSISA 与 v-ZSISA
在同一 ZnO 数据与温度下实际比较 Full QHA、ZSISA、v-ZSISA,说明输入修改、结果提取及体积和各向异性的区别。
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先按准谐结构优化教程准备资料。本篇只改变优化方案,保持力常数、网格、温度和参考晶胞一致,方便理解不同近似的用途。
三种方案如何选择#
QHA_SCHEME |
方法 | 本例比较的重点 |
|---|---|---|
0 |
Full QHA | 完整准谐优化,作为同条件对照 |
1 |
ZSISA | 零静态内部应力近似,比较晶胞形状和内部位移 |
2 |
v-ZSISA | 体积型 ZSISA 近似,比较总体积与各向异性 |
这些是 MODE = QHA、RELAX_STR = 2 时的方案。它们不是三种交换关联泛函,也不是三套新做的 DFT。
按终端操作逐个运行#
资料:ZnO QHA 对照包。在包根目录准备:
module load alamode/1.5.0
python prepare.py
grep QHA_SCHEME cases/scheme-*/input.in
确认三个目录分别为 0、1、2,再在申请到的 CPU 资源内顺序执行:
cd cases/scheme-0
anphon input.in > anphon.log
cd ../scheme-1
anphon input.in > anphon.log
cd ../scheme-2
anphon input.in > anphon.log
cd ../..
/public/toolkit/miniconda3/envs/ase-3.29.0/bin/python analyze.py
每个目录独立保存结果,避免相同 PREFIX 覆盖文件或误读另一方案的重启文件。修改原有条件重新计算时,重新解压建立工作目录;不要把旧的 .renorm_harm_dymat 当成新条件的计算结果。
grep 'Structural optimization converged' cases/scheme-*/anphon.log
head -5 analysis/qha-summary.csv
ls figures
结果怎样比较#
本例 600 K 的同条件实际数据如下:
| 方案 | a / Å | c / Å | 体积 / ų | 相对该方案 0 K 体积变化 |
|---|---|---|---|---|
| Full QHA | 3.251127 | 5.240214 | 47.967533 | 0.5514% |
| ZSISA | 3.251049 | 5.240432 | 47.967239 | 0.5508% |
| v-ZSISA | 3.249264 | 5.246095 | 47.966376 | 0.5490% |

体积接近不代表 a、c 方向的变化完全相同。六方 ZnO 有方向差异,判断各向异性要同时看 u_xx、u_zz 和晶格参数;只看总体积,会丢失这些方向信息。本例也保留各方案的内部原子位移和自由能,方便逐项对照。
所有数值都基于官方提供的这一套 ZnO 数据与本例参数。用户自己的材料需重新准备全套输入,并检查近似是否适用;本例不据此断言任何方案对所有材料同样准确。
两个常见读数问题#
第一,.umn_tensor 的零点是输入参考结构,各方案 0 K 的应变可以不同。相对 0 K 的体积变化,要用该方案自己的 V(0 K) 归一化。
第二,本例用 0、300、600 K 三个点演示流程。若希望区分低温负热膨胀或计算导数,应加密低温点并收紧数值参数。不要把三个点之间的连线当作已经充分采样的物理曲线。
方法来源:ALAMODE 官方输入说明与官方 ZnO 操作示例。
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