Phonopy 群速度与单位换算

下载群速度与原生命令分支实例包，在自己的CPU计算目录运行：

unzip phonopy-cli-branches-native-MLP-wave251.zip -d phonopy-cli
cd phonopy-cli
bash setup.sh
bash run.sh

环境准备脚本联网创建个人.env，不改公共模块。实际环境为Phonopy4.8.3、Python3.11.18、NumPy2.4.6、symfc1.7.3、pypolymlp0.22.1和ALM；C/C++运行库libgcc/libstdcxx16.2.0来自预编译包，绘图另用集群phonopy/4.8.3模块。流程单线程运行，输出source/、analysis/和figures/，不启动新的DFT或GPU计算。已有结果目录不覆盖，重复练习请另解压到新目录。

1 先分清声子频率和群速度#

群速度描述声子波包的传播方向和速度。它与频率对笛卡尔倒易坐标的导数有关，不能直接把沿一条任意路径的频率差除以约化坐标差，就当作完整三维速度。

本例使用鸢算科技集群实际Si16的VASP6.5.1 CPU版DFPT力常数：450 eV、2×2×2电子k网格、EDIFF=1E-6、IBRION=8。原胞2Si，q=(0.13,0.21,0.31)采用声子原胞倒易坐标。它是用于讲操作的小网格模型，材料声速和热输运还需做相应收敛。

2 一条命令输出三维群速度#

mkdir manual-gv
cd manual-gv
../.env/bin/phonopy ../source/Si.yaml --no-fc-symmetry --legacy-backend \
  --qpoints '0.13 0.21 0.31' --gv --gv-delta-q 0.0001 --qpoints-format hdf5
ls qpoints.hdf5
cd ..

--gv与--group-velocity是同义入口；--gv-delta-q指定此处数值导数使用的小步长。本例选择C计算路径作这组操作，原始力常数保持不变。

import h5py
with h5py.File("source/group-velocity/qpoints.hdf5") as h:
    print(h["frequency"][:])
    print(h["group_velocity"][:])

数组每个q点含6条分支、每条含x/y/z三个笛卡尔分量。当前频率单位THz、长度Å时，群速度单位为THz·Å，乘100换成m/s，不再额外乘2π。

3 实际数字与独立差分#

head -n 8 analysis/group-velocity.csv

图中右侧沿笛卡尔倒易方向分别移动小步长，重新计算两侧频率，用中心差分核对速度；最大差约0.00112 m/s。负分量表示沿该坐标轴的传播分量为负，不是频率为负。

本例选一般q点减少简并造成的分支识别问题。在简并、交叉或Γ零频率附近，不能不加判断地把排序后的第n支与相邻q点的第n支相减。需要结合本征矢和简并子空间的处理。

4 它能否直接给出热导率#

群速度是晶格热输运的一项输入。只有谐力常数与群速度，没有散射寿命、非谐力常数和对应统计，不能直接得到可信的晶格热导率。

需要谐色散看有限位移声子，需要体积响应看模式Grüneisen，需要非谐输运请使用相应的三阶力常数及输运流程。

5 本包中其他命令练习#

source/ALM-legacy/演示--alm读取48个真实NEP教师标签；source/native-MLP-training/演示命令行训练多项式势，再生成位移、求力并计算声子。两类模型使用a=5.43 Å的独立势模型数据，不与本篇VASP DFPT力常数混成同一套结果。

source/legacy-vsim/anime.ascii保存六个实际模式的v_sim格式振动显示数据；它不是MD轨迹。source/little-cogroup/irreps.yaml给出Γ处T1u/T2g三重简并及小余群操作。旧XYZ文件头与物理频率的区别仍按模式结构教程读取。

完整入口、别名和版本差异见Phonopy命令索引，速度定义见Phonopy官方群速度公式。