VASP 电子输运与热电入门
将硅的均匀网格能带交给BoltzTraP2，得到载流子浓度、Seebeck和电导除以弛豫时间。
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计算Seebeck和电子输运时，应从覆盖布里渊区的均匀网格电子结构出发。高对称路径上的能带线不适合直接作为输运积分数据。
1. VASP到BoltzTraP2#
- 优化结构，再做足够密的均匀k网格静态计算。本例硅2原子原胞使用11³ Gamma网格。
- 保留vasprun.xml和结构信息，确认带数覆盖目标化学势与温度范围。
- 加载BoltzTraP2 26.3.1，进行平滑傅里叶插值，本例增强因子3。
- 选择温度与载流子浓度，执行积分；本例300、600、900 K，电子/空穴浓度10¹⁸、10¹⁹、10²⁰ cm⁻³。
- 读取trace、condtens、halltens，保留张量与单位，再根据研究目的选取方向或张量平均。
在本例资料目录中，DFT数据位于dft，命令为：
module load boltztrap2/26.3.1
btp2 -n 1 interpolate -m 3 dft
btp2 -n 1 dope interpolation.bt2 300,600,900 1e18,1e19,1e20,-1e18,-1e19,-1e20
这里正掺杂参数对应空穴，负值对应电子；同时检查输出N的符号和每原胞体积换算。后处理也应放入Slurm作业脚本。
2. 本次300 K结果#
| 类型 | 浓度 / cm⁻³ | S / μV·K⁻¹ | σ/τ / S·m⁻¹·s⁻¹ |
|---|---|---|---|
| 电子 | 9.999e+19 | -152.838 | 8.4416e+18 |
| 电子 | 9.992e+18 | -370.503 | 7.0373e+17 |
| 电子 | 1.000e+18 | -573.547 | 6.6759e+16 |
| 空穴 | 9.985e+17 | 525.072 | 4.4403e+16 |
| 空穴 | 1.000e+19 | 320.494 | 4.8926e+17 |
| 空穴 | 1.000e+20 | 136.337 | 6.5220e+18 |
3. 最重要的是τ#
本例使用刚带与常弛豫时间近似。Seebeck在这一近似下不依赖τ的整体常数因子，但电导输出是σ/τ，电子热导输出是κe/τ。未给出可信τ之前，不能把它们直接称为真实电导和热导。
功率因子S²σ和ZT也需要τ；ZT分母还包括晶格热导κl。不能把一个粗网格热导与任意假设τ组合成“材料已达到某个ZT”的结论。
4. 再往下做什么#
需要迁移率时，可采用明确的散射模型，或计算电子–声子矩阵元后进行更完整的输运积分。AMSET等工具需要带结构以外的介电、弹性、形变势等输入。温度带隙重整化、电子声子寿命和谱函数不由本页常τ计算自动给出。
PBE带隙及高温双极输运也会影响结果；本例没有加剪刀修正，11³电子网格与插值因子3用于流程参考，正式研究应检查更密采样。
方法参考：BoltzTraP2论文。
环境与下载#
本页数据在鸢算科技集群实际计算。VASP 6.6.1、PBE PAW版本64、ENCUT=550 eV、EDIFF=1E-6；所用优化结构按自由原子力0.02 eV/Å准备。GPU程序采用NVHPC 25.3、CUDA 12.8、HPC-X 2.22.1和MKL 2023.2。方法专用参数以各目录INCAR为准。
解压后先看README。准备有权使用、与POSCAR元素顺序匹配的POTCAR，按目录run.sh提交Slurm作业；后处理结果须由自己的新计算重新提取。附件中的reference结果是本次参考值。公开包不含POTCAR、WAVECAR及原始私有日志。