QE：Γ点LO–TO方向修正

下载六组输入、实际输出、模式文件和绘图脚本，保存为 example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd qe-gamma-dynmat
module load ase/3.29.0 qe/7.6-8173m
bash read.sh
bash plot.sh

本例使用 QE 7.6 的 dynmat.x，CPU 构建采用 Intel oneAPI 2024.2 / Intel MPI 2021.13 与 MKL；后处理使用 ASE 环境的 NumPy 和 Matplotlib。直接复用极性 GaN 声子例已经算出的 gan.dyn1，不重新跑 pw.x 或 ph.x。

1. 输入 q 在这里代表什么#

dynmat 读取的文件仍是 Γ 点动力学矩阵。本工具输入中的 q(1..3) 指定长程非解析项的笛卡尔接近方向，不是让程序另算一个有限波矢的声子。

q=(0,0,0) 不指定方向修正；q=(1,0,0) 取沿 x 的 Γ 点极限；q=(0,0,1) 取沿 z 的极限。它们不是把“Γ点”分别换成“X点”和“Z点”。

2. x方向的完整输入#

mkdir loto-x-new
cd loto-x-new
cp ../inputs/gan.dyn1 .
cat > input.in <<'EOF'
&input
 fildyn='gan.dyn1',
 asr='crystal',
 q(1)=1, q(2)=0, q(3)=0,
 filout='frequencies.out',
 fileig='eigenvectors.out',
 filmol='modes.mold',
 filxsf='modes.axsf'
/
EOF
dynmat.x < input.in > native.out
grep 'freq (' frequencies.out
cd ..

非解析修正需要动力学文件中真实的 Born 有效电荷和电子介电张量。缺少这些响应数据时，单独写 q 方向不能凭空得到正确的极性 LO–TO 分裂。

本例使用 crystal ASR：三个声学频率接近零，两个 TO 为 532.616084 cm⁻¹，一个 LO 为 672.905389 cm⁻¹。

3. z方向及未加方向修正的对照#

mkdir loto-z-new to-new
cp inputs/gan.dyn1 loto-z-new/
cp inputs/gan.dyn1 to-new/
(cd loto-z-new && dynmat.x < ../inputs/crystal-LOz.in > native.out)
(cd to-new && dynmat.x < ../inputs/crystal-TO.in > native.out)
grep 'freq (' loto-z-new/frequencies.out
grep 'freq (' to-new/frequencies.out

本例为立方闪锌矿，x/z 两方向的本征频率相同；不应把这一结果推广到各向异性材料。加入方向修正后，同一方向的三个光学模表现为一个 LO 和两个 TO；只看排序，不一定能把不同计算的第几列向量逐个一一对应。

4. 同时查看原始中性偏差#

cat analysis-read/response.json
grep -A11 'Effective Charges E-U' inputs/gan.dyn1

这份粗网格原始 Zxx 为 Ga +2.62858880 e、N −3.20268288 e，电荷和约 −0.57409408 e。ASR 处理后用于该例计算的投影值约为 ±2.91563584 e；投影后恰好中性，不表示原始电子响应已经收敛。

原极性声子教程给出更密电子 k 网格下的介电和 Born 电荷对照。这里的频率用于认识工具、单位和数据流，不作为已经收敛的 GaN 物性推荐值。

5. 读取并重画自己的新结果#

bash run.sh
bash read.sh work-new analysis-new
bash plot.sh analysis-new
head -n 8 analysis-new/frequencies.csv

脚本从指定结果目录读取频率和本征矢量，独立重建质量加权矩阵、方向修正和本征方程；不重新计算 ph.x。若替换成自己的材料，需要相同格式、完整响应数据和相应质量/原子数量的读取适配，不能只替换文件名后沿用本例两原子假设。

方向参数与适用条件可参照 QE 官方 dynmat 输入说明；本版算法源码对应 QE 7.6。