VTST专题

VTST:带中心与能量窗口

实际计算硅p带和钴d带中心,说明积分窗口、自旋符号及Total States输出。

更新于 2026-11-13约 3 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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带中心不是只由元素名称决定的一个固定数字。选择哪些原子、哪些轨道、什么能量窗口,都会改变所计算的量。本篇实际运行 dosanalyze.pl,给出Si₂的p轨道与Co的d轨道结果。

1. 先读资料包结果#

下载实际DOSCAR、结构、输入及读取绘图程序,保存为 example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd vtst-DOS-analysis
bash read.sh
bash plot.sh

默认读取附带结果,CSV在 analysis-read,图片在 figures。需要重新执行轻量后处理时运行 bash run.sh,随后用 bash read.sh work-new 和 bash plot.sh 读取新结果;不会重新提交VASP。

实际轨道分组DOS与两种窗口的带中心

准备文件和列格式见DOS拆分与求和。本篇使用VTST 1040及Perl,直接处理已有VASP输出。

2. 看全能区的Co d带中心#

cd reference-results/Co-oneheader
perl "$VTSTSCRIPTS_ROOT/dosanalyze.pl" d 1-1

d 选择d分量,1-1 选择第1个原子。本目录保留单行注释与19列自旋分辨数据,便于旧式Perl读取。

实际输出:

Total States: 1138.2353361
Average Energy (band center): 1.24791389197324
Standard Deviation: 6.53986641323883

能量已相对费米能,带中心与标准差单位都是eV。

3. 限定−6~2eV后再算#

perl "$VTSTSCRIPTS_ROOT/dosanalyze.pl" e=-6,2 d 1-1

实际结果变成:

Average Energy (band center): -1.61026588365665
Standard Deviation: 1.65144818617366

这是另一种能量范围定义,并不与全能区结果矛盾。论文或报告中应同时写清原子选择、轨道和窗口。

4. 硅为什么选p,而没有照抄d#

本例Si所用投影中d通道为零;把零权重通道交给带中心计算没有意义。应先看实际投影,再选取非零的p通道:

cd ../Si2-oneheader
perl "$VTSTSCRIPTS_ROOT/dosanalyze.pl" p 1-2
perl "$VTSTSCRIPTS_ROOT/dosanalyze.pl" e=-6,2 p 1-2
体系与分量 全能区中心(eV) −6~2eV窗口(eV)
Si₂,两原子p分量 +6.347553 −2.298132
Co,d分量 +1.247914 −1.610266

本例的有限网格与展宽仅用于操作演示,不能将该数值视为任意计算设置下的材料常数。

5. 带中心怎么定义,Total States又是什么#

带中心 = Σ(E_i × DOS_i) / ΣDOS_i
标准差 = sqrt[Σ(E_i² × DOS_i)/ΣDOS_i − 带中心²]

上下自旋画图时常把向下通道画成负值;计算总投影权重时应还原为两个正的物理通道之和。脚本对本篇输入按其符号约定进行组合。

1040版输出的 Total States 实际是所选网格点DOS值的直接求和,没有乘能量步长。因此它不能直接当作积分态数或电子数。带中心中的分母、分子同时采用相同离散权重,相关结果可按上式重建;要报告物理积分态数,应另外明确能量网格、积分方法和单位。

cd ../..
bash read.sh
cat analysis-read/VTST-DOS-band-moments.csv

下载实际带中心结果。read.py 给出独立按数值求和的过程,便于换成自己的原子与能量窗口。

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