VASP GW与BSE光谱入门
按SCF、空带、GW、BSE的顺序完成硅的示例，区分准粒子与光学激发。
阅读本篇目录
普通DFT本征值、GW准粒子能量与BSE光学激发不是同一个量。这里用硅展示文件如何逐步传递，并说明每一步实际计算的对象。
1. 四步流程#
- SCF：在同一个结构与3³ k网格上得到收敛基态。
- 空带准备：用ALGO=Exact生成64条带及WAVECAR/WAVEDER，保持晶胞、赝势和k点一致。
- G₀W₀：ALGO=G0W0，NBANDS=64、NBANDSGW=16、ENCUTGW=150 eV、NOMEGA=50、NELM=1。这里NELM=1表示一次G₀W₀更新，不是普通SCF只做一次。
- BSE：读取匹配GW文件与屏蔽信息，NBANDS仍为64；NBANDSO=4、NBANDSV=8，使用4条占据带和8条空带构造电子–空穴空间。ENCUTGW与GW保持一致。
BSE使用的所有带应在所需准粒子修正范围内；本例明确把GW修正带数设为16，覆盖BSE涉及的前12条。不能混用不同k网格、不同截断生成的W文件。
2. 实际数据#
| Γ点直接跃迁 | 本次差值 / eV |
|---|---|
| KS第5−第4带 | 2.5127 |
| GW第5−第4带 | 3.1615 |
图中BSE介电虚部来自本次vasprun.xml。CSHIFT=0.1 eV是数值展宽，不能直接当作真实激子寿命。本例BSE阶段使用oneAPI 2024.2编译的CPU程序，在Slurm分配的计算节点CPU上运行；前置GW使用GPU程序。不要把整条工作流称为全部GPU加速。
3. 怎样理解结果#
Γ点直接带差不等于硅的间接基本带隙；光学峰值也不等于任意两条能带之差。要提取激子束缚能，必须选对连续态阈值与对应激子态，明确直接/间接性质及光学活性，不能直接拿间接带隙减去谱峰。
3³ k网格、64条带和150 eV响应截断只是小模型流程。GW空带数、ENCUTGW、频率网格与BSE k点/带窗口需要分别收敛。不能以这组入门数值代替研究级光谱。
4. RPA与其他扩展#
同一前置空带也可供ACFDT/RPA相关能计算。本次示例在150 eV响应截断下得到相关能−11.50118326 eV/原胞；这是相关能分量，不是可直接与PBE总能比较的材料总能。相对能研究必须把所需交换及其他能量项按同一方法组合，并做基组和空带收敛。
TDHF、TDDFT和实时传播另有哈密顿量、核与时间步长选择，不因BSE示例成功就自动涵盖全部方法。
官方参考：BSE计算流程。
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。