WannierTools沿路径的表面QPI

SlabQPI_kpath_calc先沿给定表面路径计算谱，再沿这条路径做自相关。本例选择一条均匀直线，让每个位移有明确含义；它不是整个二维表面平面的QPI。

1 下载并先看附带结果#

下载两份输入、实际数据和脚本，执行：

python3 -m zipfile -e wanniertools-path-QPI-wave956-*.zip .
cd wanniertools-path-QPI
bash read.sh
bash plot.sh

此处读取已完成的实际计算结果，不提交新任务。软件使用WannierTools2.7.0 CPU模块wanniertools/2.7.0-8173m，oneAPI2023.2（ifort2021.10.0、Intel MPI2021.10、MKL2023.2.0、ARPACK-NG3.9.1）。模型是构造的简单立方自旋两轨道Rashba模型，不对应真实材料，也没有新增DFT计算。

Rashba取自旋耦合系数0.4 eV；zero-alpha把该系数置0，仍保留SOC=1和相同两分量基底，作为对照。晶格常数3 Å，最近邻跃迁−1 eV，z方向表面由半无限格林函数处理。

2 准备一条均匀直线#

cat inputs/Rashba/wt.in

实际输入如下：

&TB_FILE
 Hrfile='model_hr.dat'
/
&CONTROL
 SlabQPI_kpath_calc=T
/
&SYSTEM
 NumOccupied=1,SOC=1,E_FERMI=0,Nslab=8
/
&PARAMETERS
 Nk1=17,Nk2=1,Nk3=1,NP=1
 OmegaNum=41,OmegaMin=-3,OmegaMax=1
 Eta_Arc=0.1
/
LATTICE
Angstrom
3 0 0
0 3 0
0 0 3
ATOM_POSITIONS
1
Direct
X 0 0 0
PROJECTORS
1
X s
SURFACE
1 0 0
0 1 0
KPATH_SLAB
1
A -0.5 0 B 0.5 0

KPATH_SLAB从表面分数坐标(−0.5,0)到(+0.5,0)，17个点等距排列。不要直接将多段长度不同、方向不同的高对称路径拼接后，用同一序号位移解释成唯一散射q；本功能的自相关是按路径数组位移进行的。

本例用41个能量点，按该分支规则覆盖−3到约0.902439 eV，不包含+1 eV末端。

3 自己提交、读取和绘图#

python3 prepare.py
cd work-new
sbatch ../submit.sh

脚本依次执行两份输入，实际1个MPI进程、1个OpenMP线程；普通CPU分区申请56核整节点并按整节点计费。完成后：

cd ..
bash read.sh work-new
bash plot.sh
head -n 6 analysis-read/WT-path-surface-spectrum-spin.csv

未指定work-new的bash read.sh读附带结果；已有新结果目录请保留，在新的解压目录中再次提交。

4 先核对实际展宽#

这一版本的此项路径功能，格林函数采用全局eta=2×(OmegaMax-OmegaMin)/OmegaNum，本例为8/41≈0.195122 eV。输入中的Eta_Arc=0.1不是这里实际使用的展宽。 本分支内另一个局部3×能量步长的数值也没有传给格林函数，因此不能拿它当成真实展宽。

实际谱与使用0.195122 eV的独立半无限链格林函数相符，相对差异小于4.26E-8。使用局部3倍步长代入同样模型，会出现约49.6%的最大相对差异，说明这些参数不能混用。更换能量范围或能量点数时，展宽也会一起改变。

5 表面谱文件的单位#

head -n 6 work-new/Rashba/dos.dat_l
head -n 6 work-new/Rashba/spindos.dat_l

dos.dat_l前两列为路径长度（Å⁻¹）和能量（eV），第三列是原生−Im Tr G，没有除以π，并按Hartree⁻¹保存。脚本把它除以π×27.211385，CSV和图中才是通常定义的每eV表面态密度。

spindos.dat_l的后三列是未经除以DOS的Pauli自旋谱；配套读取脚本将它们除以对应DOS，得到无量纲的〈σx〉,〈σy〉,〈σz〉。这不是直接以ℏ表示的自旋角动量。零耦合对照得到零自旋极化；有耦合时的归一化自旋与独立格林函数最大差异小于2.85E-8。

dos.dat_l第四列是表面谱减体谱后的结果，程序把负值替换成很小的正占位值。它不等同于“已经找到表面局域态”；极小占位值不能解释成真实的正谱峰。右表面对应_r文件，本例的上下表面数据一致。

6 QPI文件是原始求和，坐标还需转换#

head -n 7 work-new/Rashba/dos.jdat_l
head -n 7 analysis-read/WT-path-QPI-autocorrelation.csv

原生dos.jdat_l第三列是同一能量下两份路径谱的乘积之和。使用开放边界，只保留原点和移位后点都在路径数组内的配对；不除以17，也不除以该位移的有效配对数。它与本站其他某些QPI分支的点平均定义不同。

原始JDOS单位继承未除π的Hartree⁻²；脚本除以(π×27.211385)²成为eV⁻²。

这个版本还使用从1开始的位移索引shift=iq-(N-1)/2。17点时真实位移为−7到9，q=0对应原文件第8个路径块；原文件第一列却沿用原k路径长度，不是真实q。CSV单独给出actual_shift_index和actual_qx_fractional=shift/16，图中使用这两列。

读取脚本直接以原始表面谱重新做开放边界求和，两份实际JDOS相对差异均小于5.53E-8。较大位移处强度降低，一部分来自可用配对点减少，不能全部解释成散射受抑制。

本例用于学习沿均匀路径的谱提取和自相关。要研究真实二维散射图样，应改用完整二维网格，并进一步考虑矩阵元、杂质模型、网格和展宽收敛。ZIP SHA256：5cd8e2773616a76c5e7635f6e469923f65e2dea5ec76e757ef45d8a251a32c33。