VASPKIT专题

VASPKIT:输运、带隙与有效质量

先确定能带极值位置,再在其邻域进行细密采样。有效质量来自局部曲率;Boltzmann输运还依赖散射时间、温度、载流子与积分网格,示例参数不能直接转为器件性能。

更新于 2026-10-26约 8 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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先确定能带极值位置,再在其邻域进行细密采样。有效质量来自局部曲率;Boltzmann输运还依赖散射时间、温度、载流子与积分网格,示例参数不能直接转为器件性能。

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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。

主要例子的文件#

安装包示例 EMC/MoS2,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。

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#

681 · 输运网格#

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 Boltzmann_transport/Si,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/681
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。

681
0.08

目录中的主要配套文件:CONTCAR、DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、INPUT.in、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):
-1.1629067753       1.1629067753       1.1629067753
1.1629067753      -1.1629067753       1.1629067753
1.1629067753       1.1629067753      -1.1629067753
Reciprocal Lattice Constants:   2.0142   2.0142   2.0142
Real-Space Lattice Constants:   3.8205   3.8205   3.8205
K-Mesh Size:    4    4    4
Number of Elements: 1
POTCAR File No.1: [ POTCAR_Si ], Valence Electron: 4.0
Total Atoms: 2
Total Valence Electrons: 8.0

682 · Boltzmann输运#

示例Si的电子输运采用INPUT.in中的温度、化学势和模型参数。电导/热电导对散射时间的处理必须按该文件和输出单位解释,不能从图中直接读取真实材料电阻率。 本例弛豫时间填写1 s,用于归一化展示与散射时间相关的系数,不能当作材料的真实散射寿命。

实例来源:安装包示例 Boltzmann_transport/Si,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/682
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。

682

目录中的主要配套文件:CONTCAR、DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、INPUT.in、KPOINTS、POSCAR。

本次得到:CARRIER_CONCENTRATION.dat、ELECTRONIC_CONDUCTIVITY.dat、ELECTRONIC_THERMAL_CONDUCTIVITY.dat、POWER_FACTOR.dat、SEEBECK_COEFFICIENT.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。

本例输出摘要(数值仅对应上述输入):

Chemical Potential Range (eV):  -2.00  2.00
Number of Intervals:     21
Temperature (K): 300.00
Relaxation Time (s):  0.10E+01
Percentage complete:  23.8%
Percentage complete:  47.6%
Percentage complete:  71.4%
Percentage complete:  95.2%
Percentage complete: 100.0%

911 · 带隙摘要#

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 EMC/MoS2,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/911
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。

911

目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、INPUT.in、KPATH.in、KPOINTS、POSCAR。

本例输出摘要(数值仅对应上述输入):

Band Gap (eV):    1.6219
Eigenvalue of VBM (eV):   -2.1163
Eigenvalue of CBM (eV):   -0.4944
Fermi Energy (eV):   -1.8528
Band Indexes of VBM & CBM:    9   10
Kpt Indexes of VBM & CBM:    1   44
Location of VBM (frac.):  0.000000  0.000000  0.000000
Location of CBM (frac.):  0.333333  0.333333  0.000000

912 · 指定能带有效质量#

官方MoS2第10条带,K→Γ和K→M,得到0.473与0.524 m0。保留INPUT.in中的小范围取点设置,不用整条高对称路径拟合有效质量。

实例来源:安装包示例 EMC/MoS2,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/912
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。

912
10

目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、INPUT.in、KPATH.in、KPOINTS、POSCAR。

本次得到:K-G_B10.dat、K-M_B10.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。

本例输出摘要(数值仅对应上述输入):

Band Index:   10    Effective-Mass (in m0)  Fitting-Precision
K-Path Index 1: K->G         0.473                  2.744E-08
K-Path Index 2: K->M         0.524                  1.052E-07

913 · 带边有效质量#

只适用于此处的非自旋极化半导体约定。金属、掺杂和SOC态需先判断带边。

实例来源:安装包示例 EMC/MoS2,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/913
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。

913
1

目录中的主要配套文件:DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、INPUT.in、KPATH.in、KPOINTS、POSCAR。

本例输出摘要(数值仅对应上述输入):

Band Index:                LUMO =   10               HOMO =   9
Effective-Mass (in m0)     Electron (Prec.)          Hole (Prec.)
K-Path Index 1: K->G        0.473 (2.7E-08)      -0.569 (1.0E-08)
K-Path Index 2: K->M        0.524 (1.1E-07)      -0.691 (1.3E-07)

914 · 角度依赖有效质量#

选择第1条带演示角度扫描;真实电子或空穴质量必须选自己的CBM或VBM,而不是照抄1。

实例来源:安装包示例 angular_dependent_EMC/GaAs_bulk,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/914
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。

914
1

目录中的主要配套文件:CONTCAR、DOSCAR、EIGENVAL、INCAR、INPUT.in、KPOINTS、POSCAR。

本次得到:EMC_B0001.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。

917 · 费米速度#

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。

本例当前程序产生额外异常路径并中断,部分写出的速度数值不作为结果使用。有效质量示例912可正常运行;速度分析应在核对路径单位后由局部能带斜率计算v=(1/ħ)dE/dk。

本例未提供可直接采用的原生结果。

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。

需要根据你的体系选择资源?联系讨论计算需求。实际可用软件与权限,以当前账户和运行环境为准。

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