VASPBERRY圆偏振跃迁与光谱

本例沿用MoS₂输入准备中在鸢算科技集群实际计算的SOC波函数：3原子原胞、PBE、450 eV、电子收敛1E-6、48条能带，完整未平移6×6×1网格，共36个k点，占据自旋器能带1–18。结构先优化到最大力小于0.02 eV/Å。这里不重新运行VASP。

VASPBERRY 1.6.3固定官方提交1d5d752，原生串行程序采用ifx 2024.2.1、顺序MKL；Python分析环境为配套的Python 3.11、NumPy和Matplotlib。前置VASP SOC使用6.6.1 GPU/HDF5构建，NVHPC 25.3、CUDA 12.8与HDF5 1.14.6。GPU负责前置DFT，VASPBERRY后处理使用CPU。

下载命令、输入模板、数值数据和4张图，保存为 vaspberry-advanced.zip。压缩包不分发原始波函数或势文件。请将您自己同次计算的WAVECAR、OUTCAR、POSCAR、EIGENVAL放入 input/：

python3 -m zipfile -e vaspberry-advanced.zip .
cd vaspberry-advanced-wave284
bash prepare.sh ./input
bash calculate.sh
bash extract.sh
ls results

prepare.sh只链接输入；calculate.sh依次运行下面各原生任务；extract.sh读取已生成的数据和波函数做检查、输出CSV与4张图。完整6×6×1、18条占据带和48条总能带是本例设置，不是所有材料的默认值。更换材料要同步修改脚本中的带窗、网格与选态。大型后处理请在Slurm分配的CPU资源中执行。

1 单对能带的选择性#

optical针对选定两条能带计算左右圆偏振跃迁的相对选择性。以18→19为例：

module load vaspberry/1.6.3
vaspberry --task optical --wavecar WAVECAR   --mesh 6,6 --bands 18:19 --theta 0 --phi 0
head -25 BERRYCURV.dat

--theta 0 --phi 0在本例表示沿z入射。BERRYCURV.dat是沿用的历史文件名，在这个任务下保存的是光学选择性，不要按文件名误读成Berry曲率。

选择性为 η=(I_left−I_right)/(I_left+I_right)，范围−1到1。强度很小时，这个比值容易受数值噪声影响；配套图将弱跃迁标成灰色叉号，原数值仍保留在CSV。

左图是36个实际采样点的18→19选择性；原生DAT还将这些点复制到邻近倒格矢平移区域，得到324行，不是额外计算了324个独立k点。右图的速度在波函数与速度教程中解释。

SOC简并点处，单条能带的基底选择可能改变单对跃迁强度。比较可测响应时应覆盖完整初末态简并子空间，不能把单条带的比值当作简并子空间不变量。

2 计算多带圆偏振光谱#

进入新的目录运行：

vaspberry --task spectrum --wavecar WAVECAR   --mesh 6,6 --bands 1:30   -ien 1 -fen 3 -nediv 101 -sigma 0.05
ls OPT_TRANS_RATE_*.dat

本例保留1–30带，能量范围1–3 eV，101个采样点，展宽0.05 eV。-sigma在这里是光谱能量展宽，不是VASP INCAR中的电子占据SIGMA，也不是对原始能带重新做SCF。

每个偏振通道有36个 ..._KP1.dat 至 ..._KP36.dat 文件，每个101行数值；最后得到每通道3636个逐k逐能量样本。无KP编号的总表是这些k点结果的原生求和。

head -24 OPT_TRANS_RATE_LEFT_KP1.dat
tail OPT_TRANS_RATE_LEFT.dat

3 提取与画图#

使用下载包完整流程后：

bash extract.sh
ls results

本例K=(1/3,2/3,0)、K′=(2/3,1/3,0)，都确实落在6×6网格上。两个谷附近左右圆偏振的主导通道相反；整个网格求和后两通道曲线接近。强度数据在 results/spectra.npz 中，包含能量、k坐标、左右谱、可分辨掩码与选择性。

分析脚本会检查能量轴、36个k点坐标、强度非负，并核对逐k求和与原生总表。DAT强度只保留4位小数，累计求和存在打印舍入差；画图直接使用逐k数值，不为得到精确相等而修改数据。

4 结果适合回答什么问题#

这条原生路线利用WAVECAR伪波函数的正则动量矩阵元，适合演示圆偏振跃迁选择性、谷对照及保留能带/展宽影响。谱强度采用程序的任意单位，图中的36点求和没有被解释成带完整归一化和电磁响应修正的宏观吸收系数。

若要材料级光学常数、完整PAW光学矩阵元或激子效应，应选择相应VASP光学/BSE等路线，不能仅给本例的强度曲线改一个纵轴名称。6×6教学网格和1–30带的结果也没有完成材料级收敛研究。

参阅官方圆偏振实例及算符路线。