QE：赝势原子组态与散射测试

下载完整生成/测试输入、实际日志、径向数据、CSV与绘图脚本，保存为 example.zip：

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

本例使用 QE 7.6 的 ld1.x，Intel oneAPI 2024.2 / Intel MPI 2021.13 与 MKL CPU 构建；后处理使用 NumPy、SciPy 和 Matplotlib。实际完成 Si/PBE 的规范守恒 Troullier–Martins 赝势生成，以及中性、激发和电离三组原子测试。

1. 使用刚生成的同一个UPF#

本例将生成的 Si-PBE-NC.UPF 复制到独立测试目录，设置 iswitch=2。文件后缀 .UPF 让程序按 UPF 格式读取，避免误用旧的半局域文件解释方式。

完整 inputs/test.in 为：

&input
 title='Si generated NC atomic tests',
 zed=14.0, rel=0, lsd=0, isic=0, latt=0,
 beta=0.4, xmin=-8.0, dx=0.008, rmax=50, tr2=1d-12,
 config='[Ne] 3s2 3p2',
 rlderiv=3.0, eminld=-1.0, emaxld=1.0, deld=0.05, nld=3,
 iswitch=2, dft='PBE', prefix='Si'
/
&test
 file_pseudo='Si-PBE-NC.UPF', nconf=3
/
2
3S 1 0 2.00 0.00 2.40 2.40 1
3P 2 1 2.00 0.00 2.40 2.40 1
2
3S 1 0 1.00 0.00 2.40 2.40 1
3P 2 1 3.00 0.00 2.40 2.40 1
2
3S 1 0 2.00 0.00 2.40 2.40 1
3P 2 1 1.00 0.00 2.40 2.40 1

三个组态依次为中性 3s²3p²、3s¹3p³ 激发组态和 3s²3p¹ 的 +1 离子。nconf=3 对应后面的三组卡片；不要只改 nconf 而忘记补齐对应条目。

2. 在已分配的CPU资源内执行#

先完成生成：

mkdir test-new
cp generate-new/Si-PBE-NC.UPF test-new/
cd test-new
ld1.x < ../inputs/test.in > native.out
grep -E 'Etot|dEtot|Delta E' native.out
cd ..

或者使用包内 bash submit.sh 一次完成生成与测试。默认快捷脚本把结果分别放在 work-new/generate/ 与 work-new/test/。

3. 比较能量差，而不是两种总能的绝对值#

全电子和赝势总能的冻结芯/核势参考不同。这里应在各自方法内部减去同一个中性参考，再比较激发或电离代价。

实际结果：

这些是该 PBE 原子模型下的可转移性对照，不能把其中任何一个数直接称为实验电离能，也不能因为这两个差很小就宣布所有材料性质都准确。

4. 查看对数导数#

本例用 rlderiv=3.0，在核心外比较 −1 至 +1 Ry 的散射能窗，步长 0.05 Ry，nld=3 包括 l=0、1、2 通道。

head -n 5 reference-results/generate/Si.dlog
head -n 5 reference-results/generate/Sips.dlog
head -n 5 analysis-read/log-derivatives.csv

对数导数在轨道节点或相关能量附近可能出现极点。图中限制纵轴显示，完整 CSV 保留全部值；不要把图里被截掉的发散段当作没有数据，也不能只靠一张有限能窗曲线证明完全不存在幽灵态。

5. 轨道本征值、占据和输出位置#

head -n 8 analysis-read/test-eigenvalues.csv
cat analysis-read/atomic-transferability.csv
cat analysis-read/UPF-METADATA.json

本征值表保留每个组态的 3s/3p 占据和全电子/赝态能级。不同占据会改变自洽势，不能用生成组态下的一次匹配，替代离子或激发态的复测。

资料包保留原始日志、AE/NC 径向数据及生成势的头部/径向电荷摘要；重算所需的 UPF 由生成步骤写入自己的工作目录。

6. 从原子测试走向材料计算#

下一步应使用相同泛函与价电子口径，在目标材料中检查平面波截断能、结构/受力/应力、体积变化、磁态和关心的物性。高压或不同价态也可能需要额外测试。本例尚未进行固体测试。

bash read.sh work-new analysis-new
bash plot.sh analysis-new

程序从指定的新目录读取实际生成的 UPF 和测试数据。输入中的半径、组态和能窗属于本例的选择；换元素时应重新构造，不能只把 Si 字符替换为另一个元素。