VASPKIT:三维能带曲面与费米面
费米面需要规则倒空间网格。VASPKIT生成的KPOINTS首行含网格信息,应与同一轮EIGENVAL、DOSCAR和PROCAR一起保存,不能换成普通标题。
阅读本篇目录
费米面需要规则倒空间网格。VASPKIT生成的KPOINTS首行含网格信息,应与同一轮EIGENVAL、DOSCAR和PROCAR一起保存,不能换成普通标题。
先准备示例#
下载输入、后处理数据与绘图脚本,解压后进入目录:
unzip vaspkit-examples-*.zip
cd vaspkit-examples
python3 prepare.py
module load vaspkit/1.5.1
prepare.py从集群安装的官方examples复制需要的原始示例;附件本身不转发这些分发文件。每个功能的目录独立,下面的cd cases/...均从附件根目录开始。完成一个功能后可用cd ../..回到根目录。
本例结果图#

图由实际导出的数据绘制。附件根目录执行module load phonopy/4.8.3,再执行python plot.py可重画;此模块提供绘图所需的Python环境。
主要例子的文件#
本专题在集群计算/建立的 graphene-fermi 模型。
INCAR#
ENCUT=450
EDIFF=1E-6
EDIFFG=-0.02
PREC=Accurate
ISMEAR=0
SIGMA=0.05
LREAL=.FALSE.
IBRION=-1
NSW=0
LORBIT=11
LWAVE=.TRUE.
LCHARG=.TRUE.
ALGO=Normal
ISYM=0
完整的配套文件通过附件和prepare.py准备。若本功能需要WAVECAR/WAVEDER,先按新计算与波函数准备运行自己的VASP,不使用其他体系的波函数代替。
各功能操作#
231 · 曲面网格生成#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 3D_band,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/231
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
231
0.04
目录中的主要配套文件:EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、POSCAR。
本次得到:KPOINTS。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
* 0.01 is Generally Precise Enough!
Reciprocal Lattice Vectors (in Units of 1/Angstrom):
2.5450190215 -1.4693677987 0.0000000000
2.5450190215 1.4693677987 0.0000000000
0.0000000000 0.0000000000 0.5235987756
Reciprocal Lattice Constants: 2.9387 2.9387 0.5236
Real-Space Lattice Constants: 2.4688 2.4688 12.0000
K-Mesh Size: 15 15 1
Number of Elements: 1
POTCAR File No.1: [ POTCAR_C ], Valence Electron: 4.0
Total Atoms: 2
Total Valence Electrons: 8.0
232 · 指定能带曲面#
本次石墨烯9×9×1网格,选择第4条带;输出BAND_B4.grd,横轴网格为KX.grd、KY.grd。这里只输入单个带编号。
实例来源:本专题在集群计算/建立的 graphene-fermi 模型。
在附件根目录执行:
cd cases/232
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
232
4
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、OUTCAR、POSCAR。
本次得到:BAND_B4.grd、KX.grd、KY.grd。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
Which band-index do you want to calculate? (1<= & <=8)
(e.g., 1 means to select the first band)
233 · HOMO与LUMO曲面#
石墨烯例子提取占据边缘两条带;HOMO/LUMO是该程序的占据序号约定,不能据此假定石墨烯有带隙。
实例来源:本专题在集群计算/建立的 graphene-fermi 模型。
在附件根目录执行:
cd cases/233
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
233
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、OUTCAR、POSCAR。
本次得到:BAND_HOMO.grd、BAND_LUMO.grd、KX.grd、KY.grd。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
261 · 费米面网格#
0.05为网格分辨率。新铜例子由该网格生成VASP输入;网格加密后必须重算对应本征值。
实例来源:安装包示例 fermi_surface/Cu_fermi_surface,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/261
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
261
0.05
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、POSCAR。
本次得到:KPOINTS。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
* 0.01 is Generally Precise Enough!
Reciprocal Lattice Vectors (in Units of 1/Angstrom):
2.4570699964 -1.4185900239 -1.0030946256
0.0000000000 2.8371800477 -1.0030946256
0.0000000000 0.0000000000 3.0092838767
Reciprocal Lattice Constants: 3.0093 3.0093 3.0093
Real-Space Lattice Constants: 2.5572 2.5572 2.5572
K-Mesh Size: 10 10 10
Number of Elements: 1
POTCAR File No.1: [ POTCAR_Cu ], Valence Electron: 11.0
Total Atoms: 1
Total Valence Electrons: 11.0
262 · XCrySDen费米面#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 fermi_surface/Cu_fermi_surface,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/262
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
262
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、POSCAR。
本次得到:FERMISURFACE.bxsf。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
263 · FermiSurfer费米面#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:安装包示例 fermi_surface/Cu_fermi_surface,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/263
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
263
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、POSCAR。
本次得到:FERMISURFACE.frmsf。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
264 · 轨道投影费米面#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:本专题在集群计算/建立的 cu-fermi 模型。
在附件根目录执行:
cd cases/264
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
264
1
all
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、OUTCAR、POSCAR、PROCAR。
本次得到:FERMISURFACE_dx2-y2.frmsf、FERMISURFACE_dxy.frmsf、FERMISURFACE_dxz.frmsf、FERMISURFACE_dyz.frmsf、FERMISURFACE_dz2.frmsf、FERMISURFACE_px.frmsf、FERMISURFACE_py.frmsf、FERMISURFACE_pz.frmsf、FERMISURFACE_s.frmsf、FERMISURFACE_tot.frmsf、SELECTED_ATOMS_LIST。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
1) Select Atoms by Atomic Indices/Labels
2) Select Atoms by Layers
3) Select Atoms by Heights
4) Select Atoms by SELECTED_ATOMS_LIST File
265 · 指定轨道费米面#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:本专题在集群计算/建立的 cu-fermi 模型。
在附件根目录执行:
cd cases/265
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
265
1
all
1
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、OUTCAR、POSCAR、PROCAR。
本次得到:FERMISURFACE_SUM.frmsf、SELECTED_ATOMS_LIST。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
3) Select Atoms by Heights
4) Select Atoms by SELECTED_ATOMS_LIST File
(Free format is compatible, e.g., 1-4 5 all)
1) s
2) py
3) pz
4) px
5) dxy
6) dyz
7) dz2
8) dxz
9) dx2-y2
266 · 二维费米面#
官方NbSe2二维费米面重新提取;不能将二维截面当成完整三维费米体。
实例来源:安装包示例 fermi_surface/NbSe2_2D_fermi_surface,在集群重新执行本功能;不是本轮重新进行全部上游VASP计算。
在附件根目录执行:
cd cases/266
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
266
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、POSCAR。
本次得到:FERMISURFACE_2D.dat。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
可用head 文件名查看表头,结构结果可在VESTA中打开,曲面数据按对应网格绘制。
267 · 二维投影费米面#
按下面顺序输入;原子编号从1开始,元素名与当前POSCAR一致。更换体系时先核对所需的文件和编号。
实例来源:本专题在集群计算/建立的 graphene-fermi 模型。
在附件根目录执行:
cd cases/267
vaspkit < answers.in
answers.in实际内容如下,每行对应一次输入;也可运行vaspkit后逐行手动键入。
267
1
all
1
目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、KPOINTS、OUTCAR、POSCAR、PROCAR。
本次得到:PROJECTED_FERMISURFACE_2D.dat、SELECTED_ATOMS_LIST。原始输入与结果保持在同一例子目录;表格文件先查看首行列名,再选择横纵轴。
本例输出摘要(数值仅对应上述输入):
1) Select Atoms by Atomic Indices/Labels
2) Select Atoms by Layers
3) Select Atoms by Heights
4) Select Atoms by SELECTED_ATOMS_LIST File
换成自己的体系#
先复制一份计算目录,确认POSCAR、INCAR、KPOINTS和各结果来自同一计算,再运行所需菜单。涉及静态、优化或声子等前置VASP任务,先完成计算再后处理;VASPKIT不会替代这些计算。保留结构、输入参数、工具版本和提取后的数据,后续改图时不必反复重算。
方法参考:VASPKIT官方教程;菜单与交互输入以本专题实际使用的安装版本为准。使用结果开展研究时引用VASPKIT论文。