WannierTools体能带与费米面

下载模型、输入、真实结果与操作工具（ZIP）。

unzip wanniertools-practical-wave258-*.zip
cd wanniertools-wave258
bash run.sh

先整理已完成的真实数值，生成 analysis/ 四张CSV和 figures/ 五张PNG，不启动DFT或 wt.x。后面的 calculate.sh 才进行新的实际WannierTools计算，每次建立独立工作目录并拒绝覆盖已有目录。

本套使用WannierTools 2.7.0，oneAPI 2023.2 ifort 2021.10、Intel MPI 2021.10、MKL LP64顺序库和ARPACK-NG 3.9.1，CPU AVX512构建。模块为 wanniertools/2.7.0-8173m，适用于兼容的CPU环境，软件本身不申请GPU。每MPI进程保持一线程。

1 先算体能带#

bash calculate.sh bulk
head work/bulk-serial/bulkek.dat
bash plot-result.sh work/bulk-serial

关键输入为：

&CONTROL
BulkBand_calc=T
BulkBand_points_calc=T
/
&PARAMETERS
Nk1=31
/
KPATH_BULK
4
G 0.0 0.0 0.0 Z 0.0 0.0 0.5
Z 0.0 0.0 0.5 F 0.5 0.5 0.0
F 0.5 0.5 0.0 G 0.0 0.0 0.0
G 0.0 0.0 0.0 L 0.5 0.0 0.0

这里每条线31点，两端均包含，相邻线的共用端点会重复。4条线共124个k点，每点30个本征值；本例 bulkek.dat 按能带分组，共3720条数值记录。第一列为路径长度Å⁻¹，第二列为E−EF，单位eV，后续为输出的投影信息。

BulkBand_points_calc 则读取 KPOINTS_3D 的指定离散点，输出 bulkek-pointsmode.dat。它与路径模式用途不同，换材料时应同步修改点卡和路径。

2 换到Cu费米面模型#

bash calculate.sh copper15 mpi
bash calculate.sh copper21 mpi
ls work/copper21-mpi/FS3D.bxsf

这两个例子使用官方对称化Cu九轨道HR，EF=7.7083 eV。它与Cu纠缠带教程里的七轨道Cu04模型不是同一套电子结构，不要混用费米能、窗口或投影文件。

&CONTROL
BulkFS_calc=T
BulkBand_calc=T
/
&SYSTEM
SOC=0
NumOccupied=6
E_FERMI=7.7083
/
&PARAMETERS
Nk1=21
Nk2=21
Nk3=21
/
KCUBE_BULK
0 0 0
1 0 0
0 1 0
0 0 1

KCUBE_BULK 定义倒空间区域，坐标为倒格矢分数。当前输出包含0和1端点，因此21³实际为21×21×21采样，边界有周期重复，不应当作21个不重复区间。

3 读取BXSF与截面#

head -n 22 work/copper21-mpi/FS3D.bxsf
bash inspect.sh work/copper21-mpi

BXSF保留各条带的三维能量网格，文件中费米面零点为0；不要再减一次7.7083 eV。若有图形环境，可用：

xcrysden --bxsf work/copper21-mpi/FS3D.bxsf

这条是使用XCrySDen时的打开方式，是否安装以自己的图形环境为准。本套直接用Python生成截面图，不依赖集群图形桌面：

bash run.sh

黑线为真实E−EF=0等值线，颜色为当前能带能量差，坐标是分数倒空间坐标。k₃=0与1应周期一致；图中重复端面用于帮助理解周期性，不是两张独立的物理表面。

4 换材料前检查#

先确认HR、晶胞及Wannier轨道属于同一模型，校准EF并比较Wannier插值与原始DFT能带；随后加密费米面附近的网格。15³与21³是操作对照，不代表费米面体积、量子振荡频率或所有金属输运量都已收敛。

参考：WannierTools体能带与费米面说明。