TDEP结构、抽样与程序参考

本专题用鸢算科技集群实际完成的Si多温度DFT数据，演示TDEP输入准备、二至四阶力常数拟合、声子、自由能和热导。版本为TDEP 25.03，固定提交d38f435，采用ifx/icx 2024.2.1、Intel MPI 2021.13、顺序MKL、FFTW 3.3.11和HDF5 1.14.6；使用 tdep/25.03-8173m CPU模块。前置DFT使用VASP 6.6.1 GPU/HDF5构建，NVHPC 25.3、CUDA 12.8，分别在P100和V100 16G上运行。

下载实际输入、数值、8张图与操作脚本，保存为 tdep-silicon.zip：

python3 -m zipfile -e tdep-silicon.zip .
cd tdep-silicon-practical-wave285
bash preview.sh
ls preview/figures

预览只读 reference/数值，不启动DFT。需要从随包自有数值输入运行原生拟合及后处理时，用下面三个短命令；这也不重跑VASP：

bash prepare.sh
bash calculate.sh
bash extract.sh

原生结果在 work/，提取表格在 results/data/。本包为小型单进程CPU示例；正式大拟合和热导请用Slurm分配CPU资源。VASP程序、POTCAR和原始全文电子输出不随包分发。

1 查看当前版本和程序#

module load tdep/25.03-8173m
module list
extract_forceconstants --help

当前模块来自tag25.03固定提交d38f435；部分原生 --version仍打印内部版本1.2，不能仅凭这一行判断装错版本。它是CPU MPI程序集合，没有本教程可直接切换的GPU构建。

这14个已安装入口都有实际例子；不等于每个可选参数组合均适用于本例。需要极性、各向异性、更大超胞或四声子输运时，须增加相应输入和精度检查。

2 生成对角与非对角超胞#

在含原胞 infile.ucposcar的新目录中分别运行：

generate_structure -d 2 2 2
head -n 9 outfile.ssposcar

generate_structure -nd -2 2 2 2 -2 2 2 2 -2
head -n 9 outfile.ssposcar

第一个把2原子原胞复制成16原子；第二个矩阵行列式绝对值32，得到64原子、10.86 Å立方超胞。非对角超胞不能仅看三个对角元素判断原子数。

整理已有结构可以运行：

refine_structure --unitcell infile.ucposcar --supercell infile.ssposcar
ls outfile.refined_cell outfile.refined_supercell

整理后还要同步原子映射；不要只换POSCAR而沿用另一顺序的力标签。

3 经典与量子构型#

canonical_configuration -t 300 -n 4 --mindist 1.8

canonical_configuration -t 300 -n 4 --quantum --mindist 1.8

每种方案在新目录使用相同原胞、超胞和二阶力常数。输出 contcar_conf*含速度。本例各4个构型都保持64原子和相同晶胞，并核对实际动能、最短周期距离及位移。

图左是相对理想晶格位置的均方位移，不是以初始位置为起点的扩散MSD；中图是程序原生的距离概率密度，单位1/Å，不应直接标成无量纲g(r)。

4 先打包，再选代表帧#

pack_simulation -md -s 1
ls outfile.sim.hdf5
cp outfile.sim.hdf5 infile.sim.hdf5
samples_from_md -n 6
ls sample[0-9]*

samples_from_md需要 infile.sim.hdf5；仅放文本positions/forces并不足以执行这个入口。下载包自动先运行pack再把HDF5交给样本选择器，原始30帧窗口和所选6帧的原MD帧号映射保存在CSV。

cat reference/selected-samples.csv
atomic_distribution -r 5 -s 1

pack的 -md分支会从轨迹差分重建速度，不能把打包速度无条件当作原VASP速度用于精确续算。选择代表样本也不会自动产生DFT力标签；如需扩充训练，仍应对选出的构型实际计算力。

5 导出动力学矩阵#

dump_dynamical_matrices -qg 4 4 4
head -n 25 outfile.many_dynamical_matrices_DDB

本例有8个不可约q点，每个为6×6离子导数矩阵。DDB中还带有原生模板头信息，不能把它当成已经补全全部物理信息的ABINIT输入；导入其他工具前应确认单位、质量、坐标约定和所需头字段。

6 查询更多选项#

phonon_dispersion_relations --help
thermal_conductivity_2023 --help
lineshape --help

当前模块未提供依赖CGAL的可选 phasespace_surface，本专题没有把它列为可直接运行的功能。命令和文件定义可查官方25.03源码与手册；使用时优先核对当前模块 --help，避免照抄其他版本新增的参数。

可选CGAL散射曲面入口#

基础模块保持上述14个程序；现在可另外加载 tdep/25.03-cgal-8173m，单独增加 phasespace_surface。原默认模块与程序不变。

module load tdep/25.03-cgal-8173m
phasespace_surface --help

完整输入、实际曲面与网格/强度解释见三声子散射曲面和网格与强度。