Wannier90专题

Wannier90实操路线与文件

从准备矩阵、预处理到局域化和绘图,区分独立版与VASP绑定接口。

更新于 2026-11-06约 4 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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下载七模型输入、数值与绘图脚本(ZIP)。

unzip wannier90-practical-wave256-*.zip
cd wannier90-wave256
bash run.sh

这一步读取已完成计算的真实数值,生成 analysis/ 和七张 figures/*.png,不启动DFT计算。要自己运行Wannier90,再按下面的命令操作。

1 先确认自己要做哪一步#

Wannier90把选定的布洛赫态变换成局域轨道,并据此插值能带等量。通常先有DFT结果,再做Wannier化,最后做物性后处理;单独安装Wannier90不会替你生成DFT波函数。

例子 原始电子结构数据 本套操作
Si4 集群此前VASP 6.6.1、4³均匀网格 四个价带轨道、中心与能带
Si8 集群此前VASP 6.6.1、6³网格、12条带 八轨道、价带和低能导带
Cu7及两个窗口对照 官方4.0.3 Cu04的QE矩阵 纠缠带、DOS、费米面
Fe18-spinor 官方4.0.3的Fe SOC矩阵 自旋量子态、自旋DOS与磁矩
GaAs4-orbital 官方4.0.3的GaAs矩阵和UNK 轨道cube

以上Wannier90计算均在鸢算科技集群实际执行。官方矩阵的原始QE计算不算本集群新做的DFT,硅的原始VASP也没有为本套教程重复计算。

2 加载独立版#

module purge
module load wannier90/4.0.3-serial
which wannier90.x postw90.x
wannier90.x --version

串行与MPI是两个入口,选一个加载:

module purge
module load wannier90/4.0.3-mpi

独立版由Intel oneAPI 2024.2的ifx构建;MPI版使用Intel MPI 2021.13,数学库采用MKL顺序接口,配套单线程设置。它属于CPU后处理软件,本套没有把它当作GPU程序。

export OMP_NUM_THREADS=1
export MKL_NUM_THREADS=1

3 从一个最短的真实例子开始#

bash calculate.sh Si4
ls work/Si4-serial
cat work/Si4-serial/wannier90_centres.xyz

脚本先复制输入到新目录,再实际运行:

wannier90.x -pp wannier90
wannier90.x wannier90

-pp生成邻接k点等预处理信息;已有 amn/mmn/eig 的例子随后可以直接局域化。自己从DFT开始时,常见顺序是先准备完整win、生成nnkp,再让DFT接口生成相匹配的矩阵;不能把任意材料的nnkp和另一套矩阵拼在一起。

四进程示例:

bash calculate.sh Cu7 mpi
bash post.sh Cu7 mpi

上面的运行助手会选择对应模块,并使用 mpirun -np 4。批量计算按集群规则提交Slurm;登录环境是否允许小规模后处理以实际平台规则为准。

4 文件分别做什么#

文件 用途
seed.win 晶胞、原子、k网格、投影、窗口及输出选项
seed.nnkp 预处理生成的k点邻居关系等接口信息
seed.amn 布洛赫态到试探轨道的投影
seed.mmn 邻近k点布洛赫态的重叠矩阵
seed.eig 本征能量;GaAs纯价带轨道绘制例不依赖它
seed.wout 局域化进程、中心与展宽
seed.chk 当前程序生成的二进制检查点
seed_hr.dat、seed_tb.dat 实空间哈密顿量等插值接口
seed_band.dat、seed-dos.dat 能带或DOS的原生数值
UNK* 绘制实空间轨道所需的波函数网格

不要只保存win和一张图。至少同时保留矩阵、输入、程序版本、检查点及所需输出,才容易复查。

5 使用VASP生成自己的矩阵#

先看已有的 VASP与Wannier90插值入门,其中有完整INCAR、POSCAR和KPOINTS。这套资料中的Si4关键设置来自该实际计算:

ENCUT = 550
EDIFF = 1E-6
NSW = 0
ISYM = -1
NBANDS = 8
LWANNIER90 = .TRUE.
NUM_WANN = 4

VASP使用支持其接口的既有模块。输出后检查元素/晶胞、网格、带数、排除带和投影是否与独立版win一致,再将文本矩阵交给4.0.3。本例证实的是这些文本接口可用于独立版;不需要、也不应直接替换VASP当初链接的Wannier库。旧二进制chk的跨版本兼容不能由文本矩阵成功来推断。

接着看#

参数定义可对照 官方参数手册。输运、Berry和光学响应还需要相应设置及独立检查,本页的能带模型不自动等于已经得到这些性质。

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