VASP电子–声子自能与线宽
从硅Γ点实际Fan和Debye–Waller结果，理解能级位移、展宽敏感性与谱函数近似。
阅读本篇目录
电子–声子自能的实部用于描述电子能量修正，虚部与散射展宽有关。本例沿用原生矩阵元教程得到的势导数，计算Si原胞Γ点的在壳自能，并用两档积分网格和两种展宽说明怎样检查结果。
1. 完成共同的超胞势导数#
先运行si16-elph-potential，随后在附件根目录执行python prepare_response.py。它会准备两个自能目录所需的原胞和phelel_params.hdf5。分别进入si-selfen6与si-selfen8，准备同一套合法POTCAR，然后sbatch run.sh。
ELPH_MODE = RENORM
ELPH_DRIVER = EL
ELPH_NBANDS = 16
ELPH_SELFEN_IKPT = 1
ELPH_SELFEN_BAND_START = 4
ELPH_SELFEN_BAND_STOP = 5
ELPH_SELFEN_GAPS = .FALSE.
ELPH_SELFEN_TEMPS = 0 300 600
ELPH_SELFEN_DELTA = 0.05 0.10
原胞自洽用4³网格、24条带；KPOINTS_ELPH分别用6³、8³积分网格。ENCUT=550 eV、EDIFF=1E-6。实际输出包含Γ点第1–5带，提取脚本按HDF5索引映射读取第4与第5带，不假定数组第一个元素就是第4带。
RENORM同时启用Fan和Debye–Waller项；后者采用刚性离子近似。本例的第4带是Γ处价带顶分量，第5带是Γ处导带分量；Si是间接带隙材料，这两者之差不能写成已经得到其基本带隙。模式设置、Debye–Waller近似
2. 提取实部和虚部#
三个响应目录完成后，在附件根目录：
module load py4vasp/0.11.3
python extract_native_elph.py
这里只使用Python环境中的numpy和h5py读取VASP文件。脚本按输出的温度、展宽和带索引，分别保留Fan实部、Fan虚部和DW实部。
ΔE ≈ ReΣ_Fan + Σ_DW
Γ = −ImΣ_Fan
Lorentzian半高全宽 = 2Γ
形式上的τ = ħ/(2Γ)
最后两条使用简单准粒子、Z=1近似。若要精确准粒子能量与谱形，还需频率依赖和相应重整化；这里没有由在壳单点计算得到完整Σ(ω)。
3. 本例Γ点第5带的数据#
| 积分网格 | 数值展宽η / eV | 温度 / K | 实部修正 / meV | 2Γ / meV |
|---|---|---|---|---|
| 6³ | 0.05 | 0 | -9.98 | 44.31 |
| 6³ | 0.05 | 300 | -8.93 | 62.28 |
| 6³ | 0.05 | 600 | -17.77 | 102.58 |
| 6³ | 0.10 | 0 | -16.22 | 57.35 |
| 6³ | 0.10 | 300 | -15.00 | 85.31 |
| 6³ | 0.10 | 600 | -23.61 | 145.14 |
| 8³ | 0.05 | 0 | +7.88 | 57.27 |
| 8³ | 0.05 | 300 | +12.60 | 86.49 |
| 8³ | 0.05 | 600 | +15.67 | 146.10 |
| 8³ | 0.10 | 0 | -2.49 | 71.79 |
| 8³ | 0.10 | 300 | +1.51 | 112.21 |
| 8³ | 0.10 | 600 | +3.22 | 190.76 |
表中网格和η改变后，位移的符号、线宽数值都可能明显变化。这是实际计算给出的敏感性，说明这些参数还没有收敛，不能把其中一行直接当成硅的实验寿命。
ELPH_SELFEN_DELTA是积分分母中的数值展宽，不能把它直接等同于最终电子线宽；减小η通常还需要同步加密积分网格。展宽参数说明
4. 如何由这些数值画谱形示意#
右图选8³网格、η=0.05 eV的第5带，把每个温度的在壳自能在能量窗口内视为常数，绘制：
A(E) = Γ / {π[(E−ε−ΔE)² + Γ²]}
这是常自能Lorentzian近似，横轴相对未修正的该态能量。它展示实部移动峰位、虚部改变峰宽的关系，不包含卫星峰、频率依赖Z因子、电子–电子散射、缺陷散射或实验仪器展宽。
5. 用于自己的材料时#
应检查超胞势导数、SCF网格、中间带数、积分网格、数值展宽及目标k点。先证明主要结论对这些参数稳定，再报告寿命或精细的温度修正。极性材料还需处理长程极性贡献；本例是非极性Si，不能直接套用为所有材料的完整工作流。
所有VASP计算通过Slurm，使用NVHPC25.3/CUDA12.8构建的6.6.1-p100-hdf5。公开附件保留输入和提取脚本，势导数文件及原始HDF5输出由自己的计算生成。