VASPBERRY:Wannier Hall、局部加密与边界谱
对已知双带模型比较均匀网格和局部积分,并构建24晶胞条带观察边缘权重。
阅读本篇目录
先完成配套HH_R与AA_R的导入。这里仍是明确的解析双带模型;下面的边界是Hamiltonian的理想截断,不含真实材料的边缘重构、表面势、自洽电荷和宽度收敛。
下载后解压,进入资料目录:
unzip vaspberry-Wannier-wave662-*.zip
cd vaspberry-Wannier
bash results.sh
bash plot.sh
下载文件名带内容校验前缀,上面的通配符可直接匹配。reference-data/ 是已经实际计算的参考表,figures/reference.png 是重绘图;这两个读取与绘图命令不执行新的科学计算。
1. 占据带Hall与均匀网格#
source env.sh
vaspberry-kubo wannier-hall --operators operators \
--occupied 1 --mesh 16 16 \
--mu-min -0.5 --mu-max 0.5 --mu-num 3 --mu-reference 0 \
--workers 1 --batch-size 8 --formats csv npz \
--output-dir Hall16-manual
第二套把--mesh 16 16改为--mesh 32 32,输出改成Hall32-manual。这里单条低能带完全占据,化学势始终位于公共能隙内,零温下响应不应随隙内化学势变化。该接口按二维片电导解释,不拿三维金属Fe模型强行套用。
| 积分方式 | 实际积分点 | σ / (e²/h) |
|---|---|---|
| 16×16均匀网格 | 256 | −1.000061891856 |
| 32×32均匀网格 | 1024 | −1.000000000938 |
| 16×16加局部加密 | 296 | −0.999969358150 |
本例理论下带Chern数为+1;按本接口的电荷电导符号,Hall趋近−1 e²/h。这里不是实验测得的量子化平台,也不是某个材料的预测。
2. 局部加密需要真实权重#
vaspberry-kubo wannier-hall --operators operators \
--occupied 1 --mesh 16 16 \
--refine 3 --refine-radius 0.5 --refine-center 0 0 \
--mu-min -0.5 --mu-max 0.5 --mu-num 3 --mu-reference 0 \
--workers 1 --batch-size 8 --formats csv npz \
--output-dir Hall-local-manual
refine-radius以Å⁻¹计,refine-center是分数倒空间坐标。局部替换后的296点具有不同积分权重,所有权重之和仍为1;不能把新点与原始点简单等权平均。本例局部加密只比16×16有所改善,精度仍低于32×32均匀网格。加密位置要对应响应热点,不能用更多绘图像素代替计算点。

3. 沿一个方向周期,另一个方向截断#
vaspberry-kubo wannier-edge --operators operators \
--width 24 --edge-cells 2 \
--periodic-axis 0 --open-axis 1 --kpoints 101 \
--formats csv npz --output-dir Edge-manual
periodic-axis=0表示第一晶格方向周期,open-axis=1表示第二方向有限宽;24晶胞×每胞2轨道,因此每个平行k点有48个本征值。edge-cells=2把两端各2晶胞的概率相加,分别输出左、右权重。0和1表示在选定边缘区域的概率,不是电流。
本例独立重建48×48条带Hamiltonian,核对了多个k点的全部本征值。对简并态,单条本征矢的左右分配可能旋转,宜看简并子空间的总权重或谱函数,不随意给某一条简并本征矢贴“固定左边缘”的标签。
head reference-data/QWZ-Wannier-integration.csv
head reference-data/QWZ-Wannier-edge.csv
如果自行研究真实材料,再增加条带宽度、比较不同截断,并保留真实AA_R与Wannier窗口。当前24晶胞结果只是可复现的模型操作例子。