QE：弹道透射与氢吸附散射

下载完整输入、实际SCF与输运数据、个人PWCOND构建文件和绘图脚本，保存为 example.zip：

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

本例在鸢算科技集群使用 QE 7.6，Intel oneAPI 2024.2、Intel MPI 2021.13、MKL CPU 环境。沿用官方 Al 单原子线及 5Al+H 散射区模型：PZ 规范守恒赝势、25/150 Ry 截断能、非磁、固定结构。电子网格为电极 1×1×12、散射区 1×1×4，输运只取横向 Γ 点和九个能量点，用于先掌握完整流程；没有完成几何、真空层、截断能、k 网格或能量采样收敛。

1. 先准备两组自洽势#

按建模与SCF教程准备电极和散射区、构建个人 PWCOND，并完成 SCF。下面两份输运输入都在包含 tmp/alw.save 与 tmp/alh.save 的同一工作目录执行。

理想链的 inputs/perfect.in：

&inputcond outdir='./tmp',prefixl='alw',
prefixs='alw',tran_file='trans.perfect',
ikind=1,energy0=2.9,denergy=-0.725,ewind=1.0,epsproj=1d-3,nz1=1,
/
1
0.0 0.0 1.0
9

含 H 的 inputs/impurity.in：

&inputcond outdir='./tmp',prefixl='alw',
prefixs='alh',tran_file='trans.impurity',
ikind=1,energy0=2.9,denergy=-0.725,ewind=1.0,epsproj=1d-3,nz1=1,
/
1
0.0 0.0 1.0
9

prefixl 指电极；prefixs 指散射区。这里采用左右相同电极。ikind=1 求透射，ikind=0 则用于复能带。nz1、ewind、epsproj 控制数值离散或基组相关设置；不能只加密能量点而忽略这些参数的收敛。

输入末尾 1 后是一个横向 k 点 (0,0)、权重 1；最后的 9 表示九个能量点。energy0=2.9 和 denergy=-0.725 给出从 +2.9 到 −2.9 eV 的序列，能量零点是电极费米能。

2. 执行两种透射#

自动流程可直接 bash submit.sh；手动演示则在已分配 CPU 资源里执行：

cd manual/work
../../build/pwcond-cachefix.x < ../../inputs/perfect.in > perfect.out
../../build/pwcond-cachefix.x < ../../inputs/impurity.in > impurity.out
cat trans.perfect
cat trans.impurity
grep 'Total T_j, R_j' impurity.out
cd ../..

完整自动流程中对应文件名是 work-new/work/trans.perfect-cachefix、trans.impurity-cachefix。

3. 实际九点对比#

理想链的每自旋透射等于开放通道数。H 引入散射，但电极没有开放通道的能量处，两者都没有透射。这里只算九个点，连接线帮助阅读，不能据此确定窄共振的峰位或宽度。

4. 注意本版本输出已经乘了两份自旋#

终端显示 T(x2 spins)，trans.* 的第二列也是两份自旋相加的总透射。因此：

• 每自旋透射 = 文件中的 T ÷ 2。
• G = (e²/h) × 文件中的 T。
• 若使用 G₀=2e²/h，则 G/G₀ = 文件中的 T ÷ 2。

费米能处，本例理想链原始 T=4，含 H 原始 T=2.5892；分别约为 2G₀ 和 1.2946G₀。不能再对原始 T 直接乘 2e²/h，否则会多算一倍。

单个入射通道的 Total T_j, R_j 是通量归一化概率，Tj+Rj 应接近 1；这些数值与自旋相加后的总透射不是同一层级。

5. 导出CSV并更换自己的模型#

bash read.sh work-new/work analysis-new
bash plot.sh analysis-new
head analysis-new/transmission.csv
head analysis-new/channel-flux.csv

本例是平衡态弹道透射，不是有限偏压自洽，也没有积分得到 I–V。更换材料时，要重新做兼容的电极/散射区势，检查界面、横截面、足够的电极缓冲层与相关数值参数；不能只替换一个 POSCAR 后沿用本例全部设置。