SeeK-path非原胞与二维能带路径实操

下载本篇输入、完整脚本、数据与高清图。解压后在新目录运行，reference保存鸢算科技实际运行的参考结果。

1 分数坐标必须和晶胞配套#

同一个倒空间点，在不同晶胞倒格矢下的分数坐标通常不同。如果已有非标准胞或超胞计算，需要保持原来的POSCAR，可使用get_explicit_k_path_orig_cell取得输入晶胞基矢下的路径。本例使用SeeK-path 2.2.2和spglib 2.7.0。

2 先运行两个结构示例#

module purge
module load pymatgen/2026.9.24
mkdir work
cp structure_checks.py work/
cd work
python structure_checks.py

进入seekpath-original-cell查看：

cd seekpath-original-cell
cat si-supercell-primitive-from-input.csv
head si-supercell-kpoints-original.csv
cat mos2-layer-path.json
cat KPOINTS-mos2-plane

*-kpoints-original.csv前3列为输入晶胞倒格矢下的分数坐标，后3列为Å⁻¹笛卡尔坐标。Si为16原子超胞，得到6段、98个路径点；路径是相关原胞的标准路径在超胞倒格矢下的表达，不是超胞第一布里渊区自己的高对称路径，也没有进行能带展开。

3 检查变换关系#

import numpy as np
import seekpath
from ase.io import read
a = read('si-supercell.vasp')
cell = (a.cell.array, a.get_scaled_positions(), a.numbers)
v = seekpath.get_explicit_k_path_orig_cell(cell, reference_distance=0.05)
b = 2*np.pi*np.linalg.inv(a.cell.array).T
assert np.allclose(v['explicit_kpoints_rel'] @ b, v['explicit_kpoints_abs'])

本例坐标核对误差为0。文件*-primitive-from-input.csv中的矩阵T按行向量约定满足 A_primitive = T @ A_input；这是完整脚本显式计算的矩阵，不把它冒充其他接口中同名矩阵。换成旋转或畸变晶胞时，应同时检查标准化旋转与实际坐标，使用接口返回的原晶胞路径更直接。

4 单层MoS₂只取面内路径#

示例为3原子2H单层MoS₂，a=3.18 Å，S–S厚度3.19 Å，两侧各12 Å真空。这是演示模型，正式计算应先优化结构并检查真空厚度。

SeeK-path把含真空的周期晶胞仍按三维结构处理，本次完整结果包含9段、122个点；直接使用会带上面外方向。二维能带示例从中选择kz=0的 Γ–M、M–K、K–Γ 三段。

配套KPOINTS完整内容：

MoS2 in-plane path in original reciprocal basis
20
Line-mode
Reciprocal
0.000000000000 0.000000000000 0.000000000000 ! GAMMA
0.500000000000 -0.000000000000 0.000000000000 ! M

0.500000000000 -0.000000000000 0.000000000000 ! M
0.333333333333 0.333333333333 0.000000000000 ! K

0.333333333333 0.333333333333 0.000000000000 ! K
0.000000000000 0.000000000000 0.000000000000 ! GAMMA

5 接入VASP#

mkdir -p ../mos2-band
cp mos2-layer.vasp ../mos2-band/POSCAR
cp KPOINTS-mos2-plane ../mos2-band/KPOINTS

这里先准备路径与结构；尚需按选用泛函准备POTCAR，并完成自洽电子计算，然后进行非自洽能带计算。20是VASP line-mode每段的点数，包含该段两端；三段按段组织时各有20点，共60行采样，其中相邻端点可能重复。不要把它与脚本的reference_distance=0.05混为一谈，后者控制SeeK-path显式采样间距。

若实际优化后晶胞发生变化，应使用优化后的结构重新生成路径。需要降低GPU显存时，可继续使用分段能带工作流；这里只验证结构与路径，没有额外做MoS₂能带DFT。

参考：SeeK-path原晶胞接口说明。