VASPBERRY专题

VASPBERRY:HH_R与AA_R导入及能带检查

用明确定义的双带模型演示成对算符导入、单位与Fourier约定,再沿Γ-X-M-Γ检查能带。

更新于 2026-11-11约 3 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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这一篇用解析QWZ双带模型学习wannier-import和wannier-bands。它不是VASP材料计算,也不是材料Wannier拟合;优点是Hamiltonian已知,可以逐点核对能带与单位,再迁移到自己的可靠算符数据。

VASPBERRY 1.6.3需要配套的有效HH_R和位置联络AA_R。常见的seedname_hr.dat不能直接代替这两份文件。真实材料的AA_R不应为了让程序读入而随意填零;本例只有在两个理想点轨道都位于同一原点、基底联络恰为零的明确模型定义下才使用AA_R=0。

下载输入、实际参考数据与脚本

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. 明确定义模型#

以Å和eV为单位,晶格为单位正方格,Hamiltonian为

H(k) = sin(kx) σx + sin(ky) σy + [-1 + cos(kx) + cos(ky)] σz。

附件calculate.py完整写出5个R向量对应的2×2矩阵。原点块为-σz,正x块为(σz-iσx)/2,正y块为(σz-iσy)/2,负向块是相应厄米共轭;Fourier相位采用exp(+2πi q·R),这里q是分数倒空间坐标。

AnalyticQWZ basis lattice;not materialDFT
1
1 0 0
0 1 0
0 0 1
X
1
Direct
0 0 0

这个POSCAR只用来传递晶格。X是模型占位符,不是准备VASP赝势的元素。不要拿它提交DFT。

HH_R头部是说明、轨道数2、R点数5;之后每行是Rx Ry Rz i j Re(H) Im(H)。AA_R只有说明行,之后是同一R/轨道顺序和x、y、z三分量的实部虚部。本接口使用固定列宽:前5项各I5,复数分量各F12.6,R简并权重已吸收到矩阵中,不能再套用普通hr文件的头部简并列表。

2. 普通账号运行完整短例#

source env.sh
sbatch job.slurm

这个作业会依次生成算符、能带、两套均匀网格、局部加密与24晶胞有限条带结果。单项手动操作示例如下;手动计算时为输出选择新目录,避免覆盖已完成结果。

vaspberry-kubo wannier-import \
  --hh QWZ_HH_R.dat --aa QWZ_AA_R.dat --poscar POSCAR \
  --spinor-components 1 --spin-multiplicity 1 \
  --energy-reference 'Analytic QWZ eigenvalue zero' \
  --output-dir operators-manual

vaspberry-kubo wannier-bands --operators operators-manual \
  --vertices 0 0 0  0.5 0 0  0.5 0.5 0  0 0 0 \
  --labels Gamma X M Gamma --points-per-segment 41 \
  --formats csv npz --output-dir bands-manual

三段路径每段41点,共享端点合并后实际121点、2条能带。每个k点的理论值为±sqrt(sin(kx)^2+sin(ky)^2+[-1+cos(kx)+cos(ky)]^2),本例实际Fourier结果与它逐点一致至数值精度。

3. 先检查能带再算响应#

实际模型体能带和24晶胞理想有限条带边界谱

图左是原生能带,CSV为reference-data/QWZ-Wannier-bulk.csv。图右的边界谱操作见Wannier Hall、局部加密与边界谱。换真实材料时,先核对晶格、能量参考、自旋简并、Hamiltonian厄米性和拟合窗口内的DFT能带,再解释响应;文件能被读入并不保证材料算符正确。

接口来源:固定版本VASPBERRY源码与示例。

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