Critic2 STM 恒高与恒流图

下载STM完整操作包，解压后进入包目录。包含本集群实际计算的AlAs(110)结构、QE输入与结果、LDOS、8个Critic2条件和5张真实图。原始14原子模型来自官方教学例，已实际重新计算；它采用14Ry教学截断，不是收敛表面研究。

1. 准备实际能窗密度#

已有包内 data/ldos.cube 时可以直接运行；需要从QE生成时先看LDOS准备流程。本例是有限负偏压窗口的实际LDOS，不是全电荷密度。

2. 恒高模式#

bash run.sh 1
bash run.sh 2
head -n 12 work/height0542/in_stm.dat

第一个完整输入：

crystal ../../data/ldos.cube
load ../../data/ldos.cube
reference 1
setfield 1 trilinear
stm height 0.542 cells 1 1

第二个高度：

crystal ../../data/ldos.cube
load ../../data/ldos.cube
reference 1
setfield 1 trilinear
stm height 0.57 cells 1 1

height 0.542表示真空方向的分数坐标z/c=0.542，不是高度0.542Å。对本晶胞，两个绝对z位置约为12.78Å和13.44Å；信号列是该平面LDOS，单位e/bohr³。它可作为与电流成比例的图像信号，不能直接标成安培。

同一真实LDOS在两个固定高度的原生图，颜色采用相同尺度以便比较。

3. 恒流模式#

bash run.sh 3
bash run.sh 4
head -n 12 work/current5e5/in_stm.dat

crystal ../../data/ldos.cube
load ../../data/ldos.cube
reference 1
setfield 1 trilinear
stm current 0.00005 cells 1 1

另一个目标密度：

crystal ../../data/ldos.cube
load ../../data/ldos.cube
reference 1
setfield 1 trilinear
stm current 0.00002 cells 1 1

current后面的数是目标LDOS阈值，采用原子单位，不是安培。程序寻找每个平面位置上达到该阈值的z；信号列此时变成高度，单位Å。

两种目标密度的实际恒流高度图；降低目标密度后，针尖需要离表面更远。

本例目标5×10⁻⁵时，相对自动参考面的高度约0.8782–2.7154Å；它不是绝对z坐标。目标2×10⁻⁵的图在各像素都更高，与真空区LDOS随距离衰减相符。

4. 区分表面参考与绝对坐标#

本版本自动表面参考来自0.01分数坐标分箱，本例为0.52c，约12.258295Å；它不恰好等于最高表面原子的z。需要绝对z时使用已经实际运行的 TOP 0：

bash run.sh 7
head -n 12 work/current-ref0/in_stm.dat

crystal ../../data/ldos.cube
load ../../data/ldos.cube
reference 1
setfield 1 trilinear
stm current 0.00005 top 0 cells 1 1

此时信号列是绝对z，约13.1365–14.9737Å。与默认图相减，每个像素都是同一个约12.258295Å偏移，图形没有改变。更换体系时，应明确参考平面后再比较高度，不要将自动参考直接当作某个原子平面。

5. 检查物理含义再看颜色#

先核对偏压、LDOS来源、坐标和单位，再检查图像；对同一个能窗改变高度/目标阈值，才方便解释距离效应。不同偏压图需要重新从电子结构结果提取对应能窗，不是简单修改颜色。这里的图来自低截断教学模型，不用于认定真实表面原子的实验亮暗顺序。

复现表格与图片#

先从已有结果提取：

bash analyze.sh
ls analysis-reference
ls figures-reference

它读取已有的实际结果，不重新算QE。在另一份新解压目录完整重做时：

bash list.sh
bash run-all.sh
ls qe-work runtime-data work analysis figures

顺序为2个原子PAW生成 → 表面SCF → NSCF → 偏压能窗LDOS → 8个Critic2条件 → 数据提取 → 5张图。结果目录已存在时使用新解压目录；只运行一个编号后，不要对不完整的 work/ 调用整包分析。

QE采用 qe/7.6-8173m CPU构建：oneAPI2024.2的icx/mpiifx、IntelMPI/MKL与OpenMP；本示例1个MPI进程、4个OpenMP线程，MKL单线程。Critic2为 critic2/1.4，内部版本1.4.155，GCC/GFortran13.3、双精度/OpenMP；脚本分别加载模块，避免混用MPI。辅助绘图使用已有NumPy、SciPy和Matplotlib环境。

重算使用账户已分配的CPU资源，包内 run.slurm 遵守CPU分区整节点56核申请规则，程序实际使用上述线程设置；可用 sbatch run.slurm 提交。队列暂不能分配时，先使用已有结果重建表格和图，不把管理/登录节点当作普通生产队列。

返回Critic2专题，QE基础见QE第一次计算。来源：官方STM例子及原始输入、固定Critic2源码、官方命令手册。原始模型参数与实际运行参数一致；图像用于操作参考，正式研究需另外检查赝势、截断、k网格、薄膜厚度和真空。