WannierTools声子LO–TO分裂实操

极性晶体中，原子位移产生的长程电场会使纵向光学模（LO）与横向光学模（TO）分离。使用WannierTools时，先准备声子动力学矩阵，再提供质量、介电张量和Born有效电荷。本篇用一个自建双原子模型演示这一流程。

1 下载并先看已有结果#

下载输入、四组实际输出、CSV与绘图脚本。

python3 -m zipfile -e wanniertools-phonon-loto-wave960-*.zip .
cd wanniertools-phonon-loto
bash read.sh
bash plot.sh

结果在analysis-read/，图片在figures/。这两个命令只读取资料包，不启动新计算。

版本为WannierTools 2.7.0，模块wanniertools/2.7.0-8173m；采用oneAPI 2023.2、ifort 2021.10、Intel MPI 2021.10、MKL 2023.2和ARPACK-NG 3.9.1。

2 真实材料先准备什么#

通常先用第一性原理与Phonopy等工具得到力常数，再构造与WannierTools格式相符的动力学矩阵HR。Born有效电荷和高频介电张量应来自同一结构、同一计算约定。质量顺序要与ATOM_POSITIONS和矩阵自由度顺序一致。

这里直接给出一个可公开重建的6×6教学矩阵：两个原子各有x、y、z三个自由度，短程块为[[2I,-2I],[-2I,2I]]。它有三个零频平移模和三个频率为2的光学模。两个原子的模型质量均为20，Born张量分别为+0.05I与−0.05I，总电荷张量为零。X、Y是模型标签，不代表某种材料。

图表使用模型频率单位。 当前安装基线的声子HR读取、非解析修正分别包含平方能量换算、Bohr体积和VASPToTHZ因子，本例按该版本的约定独立复算。不能把这里的2或2.0466直接当成某材料的THz，也不能只把电子HR改名就当声子HR。实际材料应先检查转换程序的单位，并与原始Phonopy声子结果对照。

3 看完整输入#

cat inputs/anisotropic/wt.in
head -n 12 inputs/anisotropic/model_hr.dat

各向异性实例的完整wt.in如下：

&TB_FILE
 Hrfile='model_hr.dat',Particle='phonon'
/
&CONTROL
 BulkBand_calc=T,LOTO_correction=.true.
/
&SYSTEM
 NumOccupied=3,SOC=0,E_FERMI=0
/
&PARAMETERS
 Nk1=11
/
LATTICE
Angstrom
3 0 0
0 3 0
0 0 3
ATOM_POSITIONS
2
Direct
X 0 0 0
Y 0.5 0.5 0.5
PROJECTORS
3 3
X px py pz
Y px py pz
ATOM_MASS
2
1 1
20 20
LOTO_DT
2 0 0
0 3 0
0 0 4
LOTO_BC
0.05 0 0
0 0.05 0
0 0 0.05
-0.05 0 0
0 -0.05 0
0 0 -0.05
KPATH_BULK
3
X1 0.02 0 0 X2 0.2 0 0
Y1 0 0.02 0 Y2 0 0.2 0
Z1 0 0 0.02 Z2 0 0 0.2

关键位置：

• Particle='phonon'选择声子分支，BulkBand_calc=T计算路径谱。
• LOTO_correction=T加入非解析修正；off目录关闭它作为对照。
• ATOM_MASS先写原子类型数，再写每类原子数及各类质量。
• LOTO_DT是3×3介电张量，LOTO_BC依原子类型逐个给出3×3 Born张量。
• PROJECTORS对应每个原子的三个位移自由度，不能直接沿用电子轨道数。

路径分别沿x、y、z方向，q从0.02到0.2，每段11点。这里刻意避开严格Γ点：这一版本在非常靠近Γ时会采用固定小向量，若直接用它判断任意方向的LO极限，可能混淆方向。

4 需要新算时再提交#

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

CPU分区按56核整节点申请和计费；这个小例实际使用1个MPI进程和1个线程。完成后：

cd ..
bash read.sh work-new
bash plot.sh
head -n 8 analysis-read/WT-phonon-LOTO-direction-summary.csv

work-new已经存在时，使用新解压目录保留旧结果。对真实材料，先替换各目录中的HR和材料参数，再准备新任务；配套独立公式针对本篇小模型，不用于自动判断任意材料是否正确。

5 四组数据说明什么#

数值均为模型频率单位。增大介电屏蔽会减小分裂；在本例中，介电常数从2变4后，LO²−TO²减半。各向异性时，传播方向不同，纵向修正也不同；两个横向光学模仍保持2。

head -n 8 analysis-read/WT-phonon-LOTO-frequencies.csv

CSV同时保留原生频率和独立矩阵结果。三个平移模可能有约10⁻⁸的浮点余量，不把这些小数解释为材料的真实软模。

6 用于材料时特别注意#

当前这个能带输出分支会对全路径本征值作整体平移再开方，因此不能只凭这里没有负频就判断结构动力学稳定；应回到原始动力学矩阵与Phonopy结果检查。Born电荷中性、声学和规则、单位和Γ点方向也需要一起确认。

本篇没有重新计算力常数，也没有覆盖表面声子或验证某个材料的定量THz分裂。它提供的是输入组织、开关对照、方向比较和结果读取的可操作参考。

输入卡片与声子流程可参阅WannierTools官方输入说明。