Sumo光学常数与介电函数

下载完整算例、真实数据、绘图脚本和参考结果。解压后先进入附件目录；inputs/ 保存输入，reference/ 保存参考结果，bash run.sh 名称 将该项复制到 work/名称/ 并运行。重复运行会将旧结果移入 work/history/。这些是已有计算结果的准备与后处理操作，不会启动新的 DFT 计算。

module purge
module load amset/0.5.1
python -c "import importlib.metadata as m; print(m.version('sumo'))"

本次环境提供 Sumo 2.4.0.post1、Python 3.11.16、Pymatgen 2026.9.24、NumPy 1.26.4 和 Phonopy 4.8.1。Sumo 随当前 AMSET 环境提供；下面保持这一环境，避免混用另一个 Python。

1 上游计算需要什么#

输入来自实际 Si 八原子轻微畸变晶胞的光学计算，与能带篇的 Si 两原子原胞不同。该输入使用9×9×9网格，NBANDS=64、NEDOS=2001，输出介电张量。相关 INCAR 片段如下，完整输入以附件为准：

SYSTEM = si-optics
ENCUT = 550
PREC = Accurate
EDIFF = 1E-6
EDIFFG = -0.02
IBRION = -1
NSW = 0
ISIF = 2
ISMEAR = 0
SIGMA = 0.01
LREAL = .FALSE.
LASPH = .TRUE.
LWAVE = .FALSE.
LCHARG = .FALSE.
NELM = 150
ALGO = Normal
ISYM = 2
LOPTICS = .TRUE.
NBANDS = 64
NEDOS = 2001
CSHIFT = 0.1

LOPTICS 计算的是所选近似下的电子光学响应；离子声子贡献、激子效应与准粒子能量修正不会自动全部包含在这张图中。

2 一次提取六种光学量#

absorption 是吸收系数（cm⁻¹），loss 是能量损失函数，eps_real/eps_imag 是介电函数实部/虚部，n_real 是折射率实部，n_imag 是消光系数。下面的命令生成图片和六个独立数据文件。

optics-six#

bash run.sh optics-six

这一步的原生命令（在生成的 work/optics-six/ 内执行）：

sumo-optplot absorption loss eps_real eps_imag n_real n_imag -f vasprun.xml --xmin 0 --xmax 10 --format png --dpi 180 --width 12 --height 10 --font 'DejaVu Sans'

原生组合图采用预设纵轴，可能截掉强吸收峰。上图由附件 plot_summary.py 读取同一批 .dat 重新绘制，未改变数据；重画命令：

python plot_summary.py

本次 XML 的能量范围为0–38.3005 eV，共2001点；本教程分析0–10 eV。电子介电常数零能极限的张量迹平均为 13.5818333；它不是含离子响应的完整静态介电常数。

3 方向分量与额外展宽#

optics-anisotropic#

bash run.sh optics-anisotropic

这一步的原生命令（在生成的 work/optics-anisotropic/ 内执行）：

sumo-optplot eps_real eps_imag -f vasprun.xml --anisotropic --gaussian 0.1 --xmin 0 --xmax 10 --font 'DejaVu Sans' --format png --dpi 180 --width 10 --height 6

--anisotropic 展示方向分量；--gaussian 0.1 在后处理中增加标准差0.1 eV的 Gaussian 展宽。它与上游 VASP 的 CSHIFT=0.1 eV 并非同一种展宽，也不能当成加密k点的替代方案。

4 为什么平均方式要讲清楚#

介电函数实虚部可按张量对角迹平均；折射率应从复介电张量的矩阵平方根得到，再取方向平均。损失函数使用介电张量逆矩阵的虚部。一般不能把先平均后的标量介电函数开方，当作同样结果。

复用时先检查介电张量、晶体方向、空带数、k点和展宽收敛。金属低频响应、二维体系真空归一化和强激子材料需另行选择适合的计算流程，不能直接套用本Si示例的数值。

参考：Sumo 官方 v2.4.0 源码。在线手册可能描述更新版本，本篇命令以集群所用版本和附件实际运行为准。