Phonopy-Spectroscopy 光谱入门
从真实Born电荷、振动模式和介电响应，实际生成红外、拉曼、偏振与展宽光谱。
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Phonopy-Spectroscopy把已有振动数据转换成红外和非共振拉曼峰表、模拟谱线及偏振结果。本专题按“准备结构和模式 → 提供响应数据 → 运行工具 → 提取与画图”的顺序操作。
1. 先确定计算什么#
| 目标 | 需要的数据 | 教程 |
|---|---|---|
| 红外峰的位置与相对强弱 | Γ点模式、原子质量、Born电荷 | ZnS红外 |
| 非共振拉曼活动量 | 模式正负位移后的电子介电张量 | Si拉曼 |
| 固定表面和偏振的角度响应 | 拉曼张量、表面Miller指数、光偏振 | 偏振操作 |
| 人为展宽和仪器响应 | 选定线宽与卷积参数 | 展宽与单位 |
| 已有声子寿命随温度造成的线宽变化 | 匹配结构与模式的Phono3py数据 | 温度线宽 |
2. 本例的数据来源#
ZnS使用鸢算科技集群已有VASP原子力、Born电荷和介电响应；Si使用已有Γ点力常数和真实正负位移DFPT响应。石英部分使用工具作者公开的配套DFT与声子线宽数据，在集群上完成光谱后处理。三套数据分别保存，结构、模式与线宽成套使用。
这一组操作只重新进行光谱处理，没有重新启动DFT或分子动力学。
3. 加载独立环境#
module purge
module load phonopy-spectroscopy/2024.03.08-g316fbf4
phonopy-ir -h
phonopy-raman -h
集群使用固定2024-03-08源码提交，标识为 2024.03.08-g316fbf4；该标识不是上游正式发行版号。独立Python 3.11.16环境采用Phonopy 2.43.6、NumPy 1.26.4和SciPy 1.13.1。Phonopy依赖使用GCC/G++13.3构建的通用源码wheel；光谱工具本身为Python程序。
一次加载这一套环境即可，不再叠加另一个Phonopy模块。
4. 先重画已有结果#
下载完整光谱实例包。在新目录解压后操作；包内包含真实输入、已有DFT响应、25个操作条件、原生输出、数据来源说明和绘图脚本。
bash analyze.sh
结果在 analysis-reference/，包括强度汇总JSON与6张高清图。这条命令读取已有参考数据。
5. 从头跑完整后处理#
在新解压目录中：
bash run-all.sh
脚本先准备实际Γ点模式和明确标注的线宽转换文件，再完成25个条件：红外、拉曼位移/响应读取/画谱、偏振、仪器卷积、三种频率单位、YAML/HDF5、温度线宽及XYZ转换。
本例为小规模CPU后处理，脚本限制线程数，不需要GPU。昂贵的DFT、力常数生成和大型处理仍应在所申请的计算资源中完成。已有结果目录受到保护，重复完整计算请重新解压。
6. 分步骤学习#
bash prepare.sh
bash ir.sh
bash raman.sh
bash polarized.sh
前三个处理入口分别生成ZnS红外、Si非共振拉曼及配套偏振曲线。偏振入口采用正确的二阶张量旋转，线宽入口会显式转换HWHM/FWHM；使用本文配套脚本可以保持这些约定一致。
具体命令与格式索引见三个入口与数据格式。模拟线形、模式活动量和固定几何投影应按各自定义理解，不能直接等同于实验吸光度或绝对散射截面。