FourPhonon专题

FourPhonon:只算相空间与抽样实操

只提供真实二阶力常数计算P3/P4与加权相空间,比较5000和20000抽样并区分两组参数。

更新于 2026-11-11约 4 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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想先观察三/四声子过程的可用相空间,不必一开始就准备完整三、四阶力常数。onlyharmonic=.true.会在谐波与相空间阶段结束;本例各相空间目录确实只放入FORCE_CONSTANTS_2ND,没有用零矩阵伪装三、四阶常数。

源数据为本集群已有Si真实DFT受力得到的二阶常数,原胞2原子、超胞2×2×2共16原子;本篇3×3×3 q网格、300 K、质量28.0855099896 u、scalebroad=1,不启用同位素散射。这是固定小模型的操作例,不是材料热导预测。

下载实际输入、参考数值和终端脚本。

unzip fourphonon-solvers-wave669-*.zip
cd fourphonon-solvers
bash results.sh
bash plot.sh

以上只读参考表并绘图,不启动DFT。新的原生计算以普通账号sbatch job.slurm提交,脚本自动准备干净目录、计算并提取结果;reference-data/是已完成参考,results/才是新执行的提取结果。CPU申请cpu-8173m独占整节点1任务×56核,本小例内部1MPI×1线程,计费仍按整节点。程序为FourPhonon1.3-fix20260924 CPU版,oneAPI2024.2、Intel MPI2021.13与顺序MKL,适用AVX512 CPU;本例不报告CPU节点性能对照。

1. 先看相空间目录的输入#

cat inputs/cases/phase-full/CONTROL
ls inputs/cases/phase-full

关键开关为:

&parameters
 T=300, scalebroad=1
 num_sample_process_3ph=-1
 num_sample_process_3ph_phase_space=-1
 num_sample_process_4ph=-1
 num_sample_process_4ph_phase_space=-1
&end
&flags
 onlyharmonic=.true., four_phonon=.true.
 convergence=.false., four_phonon_iteration=.false.
 isotopes=.false., autoisotopes=.false.
 nonanalytic=.false., espresso=.false., tdep=.false.
 nanowires=.false.
&end

结构、质量、元素和超胞在完整CONTROL的allocations/crystal段中,不能只复制上面的片段就运行。

2. 提交后分别看P与WP#

sbatch job.slurm
head cases/phase-full/BTE.P3
head cases/phase-full/BTE.P4
head cases/phase-full/T300K/BTE.WP3
head cases/phase-full/T300K/BTE.WP4

BTE.P3/P4是根目录的相空间;T300K/BTE.WP3/WP4是含热占据与频率权重的加权相空间。它们都不是ps⁻¹散射率,更不是已经加入三、四阶耦合强度后的热导。当前分支没有生成完整BTE弛豫时间热导BTE.kappa_tensor;谐波阶段的BTE.kappa_sg也不能拿来冒充完整散射求解结果。

3. 两组抽样参数作用不同#

本例另外执行5000与20000两档:

num_sample_process_3ph_phase_space=5000
num_sample_process_4ph_phase_space=5000
num_sample_process_3ph=-1
num_sample_process_4ph=-1

前两项改变根目录非加权P3/P4的抽样;后两项控制另一条加权相空间/散射计算路径,这里仍为−1。因此这次WP3/WP4与全枚举目录逐值相同,P3/P4则有实际抽样差异。只看到WP没变,不能断言phase_space参数没起作用。

相空间计算 按等价q权重求和的原生P4
全枚举 0.00336777767128
抽样5000 0.00338876535269
抽样20000 0.00328403418500

这些是原生相空间量的求和,不赋予散射率单位。一次抽样20000未必比一次5000更接近全枚举;本表不作为抽样误差条或统计收敛证明。当前程序内部初始化随机数,本教程没有可固定的外部种子入口,重新独立计算会有变化。

实际非加权P4的全枚举与两档抽样;图中的点不是新DFT样本

4. 继续到散射需要什么#

cat results/phase-totals.csv
head reference-data/Si-FourPhonon-weighted-phase-modes.csv

若要算散射率和热导,另行准备真实三、四阶常数,并改为onlyharmonic=.false.。量化散射通道、寿命和组合权重见散射率与寿命提取。不要把“无需三四阶常数就能算P4”理解为“无需四阶常数就能算四声子散射率”。

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