WannierTools专题

WannierTools模型准备与操作路线

从有来源的HR和wt.in开始,了解软件分工、输入卡片、资源和结果文件。

更新于 2026-11-07约 4 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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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 Wannier90之后做什么#

Wannier90把DFT布洛赫态变成局域模型,输出实空间Hamiltonian。WannierTools读取这种紧束缚模型,继续计算体能带、表面谱、Wilson loop等性质。独立安装WannierTools不等于获得某种材料的模型,也不替代DFT与Wannier化。

本套模型 数据来源 用途
Bi₂Se₃,30轨道SOC、18条占据带 官方2.7.0示例的DFT派生HR 体能带、薄膜、半无限表面、Z₂
Cu,9轨道、无SOC 官方示例的对称化HR 体能带及费米面
Haldane,两轨道 官方明示参数解析模型 平庸与Chern相、网格对照

上述原始材料DFT来自官方示例,不算本集群新做的DFT;本教程展示的WannierTools后处理已在鸢算科技集群实际完成。Haldane模型是理论模型,不将它说成某种材料的第一性原理结果。

2 最少需要哪些文件#

ls common
cat inputs/bulk/wt.in
bash calculate.sh bulk
ls work/bulk-serial

助手解压对应文本HR并复制完整输入,然后在新工作目录执行 wt.x。主程序固定读取 wt.in,其中指定HR文件:

&TB_FILE
Hrfile='model_hr.dat'
/
&SYSTEM
NumOccupied=18
SOC=1
E_FERMI=4.4195
/

NumOccupied 是当前模型用于相关算法的占据带数,不是原子的价电子数;SOC=1 表示模型已包含SOC自旋量子态,不会给无SOC的HR自动补上SOC。E_FERMI 使用原始模型的eV能量零点,WannierTools本例的输出能量已经减去它。

还必须提供匹配的 LATTICE、ATOM_POSITIONS、PROJECTORS,涉及表面时配置 SURFACE。本例Bi₂Se₃原胞为2个Bi、3个Se,完整晶胞和坐标已在 common/Bi2Se3/POSCAR:

LATTICE
Angstrom
-2.069 -3.583614 0.0
 2.069 -3.583614 0.0
 0.0    2.389075 9.546667

Bi₂Se₃实际原胞与原生体能带

3 怎样安排计算#

小例可在已获分配的CPU环境中运行:

module purge
module load wanniertools/2.7.0-8173m
export OMP_NUM_THREADS=1
export MKL_NUM_THREADS=1
wt.x

四进程助手:

bash calculate.sh bulk mpi

它使用 mpirun -np 4 wt.x。正式批量积分用集群Slurm模板;在已有 wt.in 和HR的计算目录操作:

cp /public/slurm_scripts/hs_user/wanniertools/2.7.0/8173m/sub_wanniertools_2.7.0_8173m.sh .
sbatch sub_wanniertools_2.7.0_8173m.sh
squeue -u "$USER"

公共模板默认CPU整节点资源,按平台规则和实际可用性使用;不要因教程的小例直接在登录节点运行长期生产任务。GPU队列的空闲显卡不能让 wt.x 变成GPU程序。

4 先检查再解释#

tail -n 25 work/bulk-serial/WT.out
bash inspect.sh work/bulk-serial
bash plot-result.sh work/bulk-serial

检查 WT.out 的模型维数、费米能、实际计算开关和结束信息,同时看目标结果文件;程序正常结束不保证网格已收敛。附件工具还从HR独立重建H(k),核对原生体能带;这类检查不能代替与自己的DFT能带比较。

Cu示例的九个投影名称只用于匹配输入维数与总谱演示,不据此判断单个轨道的化学身份;本套Cu结果均为总能带/费米面。换自己的模型时应根据真实Wannier轨道顺序填写,不能直接套用标签。

继续阅读体能带与费米面、有限薄膜、半无限表面谱、Wilson loop与Z₂及Haldane Chern数。

参考:官方2.7.0固定示例、输入说明。在线说明版本可能不同,具体行为以本套2.7.0实算和输入为准。

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