WannierTools专题

WannierTools:Berry环路输入与结果检查

解释KPATH_BERRY顶点、段内采样、闭合条件、相位分支和坐标单位。

更新于 2026-11-13约 2 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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环路相位看起来只有一个数字,输入路径、占据带和单位却需要一致。本篇用实际4组结果说明怎样核对。

1. 读取结果#

下载完整输入、实际结果和读取绘图程序,保存为 example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd wanniertools-nodal-loop
bash read.sh
bash plot.sh

默认读取附带结果,在 analysis-read 和 figures 生成数据与图片,不重新执行计算。

head -3 reference-results/linked64/kpath_berry.txt
cat analysis-read/WannierTools-nodal-loop-phases.csv

环路加密、方向反转、未链接对照与模型带隙

2. 表头里的1不是1弧度#

kpath_berry.txt 表头写的是 Berry phase=1.000000 pi,因此相位为π。程序按模2π输出,−π与π是同一个相位。

反向走环路时,相位可能换分支,但这个π相位的模2π值保持相同,不能仅靠它判断Weyl点手性或环绕方向的正负电荷。本篇也没有运行 NLChirality_calc。

3. 路径两套坐标不要混用#

文件前3列是本版本原生笛卡尔倒空间坐标,实际单位为 Bohr⁻¹;后3列是分数倒空间坐标。本例绘图使用后3列,与 KPATH_BERRY 的 Direct 输入一致。

awk '!/^#/ {print $4,$5,$6}' \
  reference-results/linked64/kpath_berry.txt | head

如果需要Å⁻¹,要按长度单位转换,不要直接把前3列标成Å⁻¹。完整输入和晶格常数应与数据一起保留。

4. 先闭合,再加密#

本例65个输入顶点中,最后一个重复第一个,明确形成64段闭合多边形;程序还按其实现进行闭合重叠。对真实材料,路径若跨布里渊区边界,必须按相应倒格矢和基组规范保持闭合,而不是任意连接两个不同端点。

tail -3 inputs/linked64/wt.in
tail -3 inputs/linked128/wt.in

64到128段的本例相位不变。每条环路还检查了路径上的模型带隙和邻点重叠,不是只看最终数字是否接近1。若路径穿过简并点,单一占据带的相位计算可能不再适用。

5. 换成自己的体系#

先确定要环绕的节点位置,设置足够小且不穿过简并点的路径,再分别改变环路半径、采样与占据设置。真实多带材料还需要保证目标占据子空间沿路径可分离。

本例是自建实数二带模型,相位可由d向量绕原点的奇偶性理解;不能把它对一般多带材料的适用范围无限外推。文件输入流程见节点线环路Berry相位。

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