QE：能带绘图格式与参考能量

下载已有计算数据、完整输入、实际后处理输出、CSV和绘图脚本，保存为 example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd qe-phonon-band-neb-tools
module load ase/3.29.0 qe/7.6-8173m
bash read.sh
bash plot.sh

本例使用鸢算科技集群的 QE 7.6 CPU 构建，Intel oneAPI 2024.2、Intel MPI 2021.13 与 MKL 环境。这里直接读取已实际完成的电子结构、声子或 NEB 数据，只运行后处理，不重复 DFT。

1. 输入已经是计算好的能带#

本例采用实际 Si₂ 计算经 bands.x 导出的 source-data/si-bands.dat，12条能带、101个路径点。plotband.x 转换绘图格式，没有重新求本征值或重新收敛电荷密度。

文件头与首点示例：

&plot nbnd=12, nks=101 /
0.000000 0.000000 0.000000
-5.729 6.240 6.240 6.240 8.789 8.789 8.789 9.613 13.951 13.951
...

... 表示此处节选，不能作为完整输入；下载包提供原始文件。每点先给三维k坐标，再给12个以eV表示的能量。

2. 完整交互输入#

inputs/plotband.in：

si-bands.dat
-8 24
Si-bands.gnu
Si-bands.ps
6.2977
5 0

行的含义依次为：能带数据文件、显示能量范围、GNU绘图数据文件、PostScript文件、参考费米能、能量刻度间隔与刻度参考值。运行：

mkdir bands-work
cp source-data/si-bands.dat bands-work/
cd bands-work
plotband.x < ../inputs/plotband.in > plotband.out
head Si-bands.gnu
head -n 2 Si-bands.ps
cd ..

3. GNU数据没有自动减去费米能#

Si-bands.gnu 每个能带块由空记录分开。第一列是沿输入路径累积的距离，第二列保留原始eV能量。输入6.2977 eV作为费米能，并不表示GNU文件所有能量都已经减去了这个数。

右图由绘图脚本显式执行 energy - 6.2977。这个数用作本例参考；半导体带隙内的参考位置不是唯一物理能级，不应据此直接读出功函数。

4. 路径与图像的注意事项#

本工具使用输入k坐标累计距离。过大的跳跃可能被当作不同路径段处理，连续重复点也会影响路径识别；组织新路径时，应按材料对应的倒空间坐标检查端点及分段，不要把距离轴无条件称为 Å⁻¹。

grep 'high-symmetry point' bands-work/plotband.out
head analysis-read/Si-band-data.csv

原始 bands.x 文件能量只有三位小数；后处理不能增加原始计算的精度。PostScript中可能对线段做样条插值，这只改变显示，不是补算更密k点。

5. 用Python绘图与读取新输出#

bash read.sh
bash plot.sh
ls figures

默认绘图来自本次实际输出和原始数据。完整 bash run.sh 产生新后处理结果后，使用 bash read.sh work-new analysis-new 和 bash plot.sh analysis-new；资料包README提供个人路径插值工具的构建步骤。