Wannier90专题

Wannier90 自旋磁矩与局部BZ态密度

Fe的每晶胞自旋磁矩、SPN格式,以及Te局部DOS的单位和积分范围。

更新于 2026-11-12约 3 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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下载完整输入、参考输出与图片程序,保存为example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd wannier-frequency-spin-examples
bash results.sh
bash plot.sh

环境是wannier90/4.0.3-serial,Intel ifx2024.2、AVX2与MKL顺序库。本组使用固定官方测试矩阵和文本检查点,在集群实际执行导入与后处理;没有新增DFT或Wannier化。Slurm脚本使用单线程,提交后在新work目录运行;参考结果可直接读取。

1. Fe自旋磁矩#

固定Fe模型包含自旋轨道耦合,在当前EF、4³后处理网格下计算占据态的自旋磁矩。自旋磁矩需要SPN矩阵;单独HR能谱不能恢复全部自旋期望值。

cat inputs/Fe-spin/Fe.win
sbatch job.slurm Fe-spin

关键输入:

spinors = true
spin_moment = true
spn_formatted = true
fermi_energy = 12.6279
kmesh = 4

spn_formatted=true要求SPN是文本格式。若只有二进制SPN,可先用匹配版本的w90spn2spn.x做格式转换,不能只改后缀。

2. 磁矩在哪里#

grep -A 9 'Spin magnetic moment (Bohr magn./cell)' reference-results/Fe-spin/Fe.wpout

原生输出:

x component: -0.000003
y component: -0.000000
z component:  3.090787

单位是Bohr磁子/晶胞。这个模型的总占据态磁矩可以大于1;不能把“单个归一化电子态的Pauli分量绝对值不超过1”错误套到所有占据态的总和。本例原始SPN算符分量的谱界约0.9999999996,与单态界限一致;总磁矩与固定官方参考相同。

该数值采用固定小网格与既有Wannier子空间,不当作Fe实验磁矩、收敛DFT磁矩或含轨道项的总磁化强度。若要比较实验,应区分每原子/每晶胞、自旋/轨道项、体积归一与温度。

3. Te局部DOS#

cat inputs/Te-local-DOS/Te.win
sbatch job.slurm Te-local-DOS
cat reference-results/Te-local-DOS/Te-gyrotropic-DOS.dat

关键任务:

gyrotropic = true
gyrotropic_task = -dos
gyrotropic_kmesh = 5 5 5
fermi_energy_min = 2
fermi_energy_max = 10
fermi_energy_step = 2

还要保留完整win给出的局部盒中心及三个方向。此例与Te旋光教程相同,积分域只覆盖指定BZ盒,不能当作全BZ态密度。

文件头给出单位eV^-1·Å^-3,两列是EF、DOS。EF=2eV时约2.77695×10⁻⁴eV⁻¹Å⁻³;4eV和10eV打印为零。不要在未考虑晶胞体积和积分区域时,把它直接当作“态/eV/原胞”。

Fe每晶胞自旋磁矩与Te局部DOS实际数据

图用对数轴展示局部DOS,打印零值仅为显示设置落在10⁻¹⁴位置;原始数据仍是零,没有人为给材料加入微小态密度。将数据交给后续积分时请使用原始表。

配置与单位见官方postw90参数及Gyrotropic说明。

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