py4vasp 电声自能提取

本篇处理鸢算科技集群已经完成的两份Si电声耦合结果：原生VASP6.6.1-P100-HDF5，NVHPC25.3/CUDA12.8构建；后处理使用py4vasp0.11.3，绘图使用ASE3.29环境中的NumPy/Matplotlib。以下命令只读已有数据，1个CPU即可，不启动VASP，不需要GPU。

下载两份HDF5、输入记录、实际数值与绘图脚本，在新目录：

unzip py4vasp-elph-selfenergy-practical*.zip -d elph-example
cd elph-example
module load py4vasp/0.11.3
bash run.sh

输出analysis/selfenergy.csv（60行）、analysis/chemical-potential.csv（6行）、analysis/RESULTS.json及4图。已有analysis时不覆盖；重新操作请另解压一份。其他电脑已安装py4vasp0.11.3、h5py、NumPy和Matplotlib，可用PY4PY=python3 PLOTPY=python3 bash run.sh。

公开HDF5重新打包并移除了整个POTCAR组，其余科学数据与原文件相同；不含POTCAR、WAVECAR、VASP程序或phelel势导数档案。本包是后处理资料。需要从头计算电声耦合时，按VASP原生电声耦合流程准备本人的授权程序和前置数据。

1. 先确认文件里有没有实际自能数组#

ls inputs/si-selfen6
python - <<'PYDATA'
import py4vasp
c=py4vasp.Calculation.from_path('inputs/si-selfen6')
q=c.electron_phonon.self_energy
print(q.read())
print(q.selections())
print(len(q))
PYDATA

这里有2个累加器，分别对应selfen_delta=0.05和0.10 eV，不是两个温度。每个累加器内有0、300、600K三个温度。read()本身只给累加器数量，要取具体数组，继续选择一个实例：

python - <<'PYDATA'
import py4vasp
c=py4vasp.Calculation.from_path('inputs/si-selfen6')
q=c.electron_phonon.self_energy
item=q.select('selfen_delta=0.05')[0]
x=item.to_dict()
print(x['metadata'])
print(x['temperatures'])
print(x['fan'].shape,x['debye_waller'].shape)
PYDATA

筛选语法是本版本实际使用的key=value，不能把其他quantity的选择字符串直接套进来。参考数据每个条件有Γ点5个态；δ是计算中的有限虚位移/展宽参数，不是温度步长。

2. Fan与DW先对齐轴，再相加#

本例Fan为[选中态,能量,温度]=(5,1,3)，DW为[选中态,温度]=(5,3)。直接做隐式数组相加会把态轴广播成额外维度，本版本的直接self_energy()返回在这份数据中也有相同形状限制。这里明确补上DW的能量轴：

fan=x['fan']
dw=x['debye_waller']
total=fan+dw[:,None,:]
print(total.shape)       # (5,1,3)
print(total.real)
print(total.imag)

DW本例是实数，Fan是复数；保留虚部，不要在提取时只存实部。配套脚本逐项与原生OUTCAR的re(Fan)、im(Fan)、DW及Fan+DW行对应。

6×6×6、δ=0.05eV、300K时，本例第4带的Re(Fan)约 −0.06792436eV，DW约 +0.14098004eV，合计约 +0.07305567eV。总量不是只取Fan实部。

3. 稀疏编号要区分Python索引与原生带号#

f=item.fan()[0,0,4]
w=item.debye_waller()[0,0,4]
selected=f+w[None,:]
print(f.shape,w.shape,selected.shape)

本版本稀疏接口中spin、kpoint从0开始，但带号按valid_bands使用；这份数据是1–5带，因此[0,0,4]表示原生自旋1、k点1、第4带。不要将三个数字一律减1。本次原生输出实际选择了Γ点1–5带，即使输入中请求从4带开始，也以输出的稀疏映射和带号为准。

对未计算的k点读取会得到DataMismatch，不是零自能。to_dict()里的压缩态顺序需要通过bks_idx恢复；配套脚本已经导出明确的spin/kpoint/band列。

4. 找到自己的CSV结果#

head -n 8 analysis/selfenergy.csv
python - <<'PYDATA'
import csv
for row in csv.DictReader(open('analysis/selfenergy.csv')):
    if row['case']=='si-selfen6' and row['band']=='4' and row['temperature_K']=='300.0':
        print(row)
PYDATA

本页是有限网格与有限δ的操作演示。需要定量能量修正或线宽时，要继续检查电子/声子网格、中间态带数、势导数及δ收敛；δ的影响不能直接当作材料的实验寿命。

来源：py4vasp电声自能接口、VASP中间态带数。