WannierTools专题

WannierTools半无限表面谱

实际计算左右表面Green函数谱,检查主层厚度、对数列和当前版本展宽。

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 先选表面,再设置积分#

沿用模型准备的Bi₂Se₃输入。与有限薄膜不同,这里使用半无限体系的Green函数,不需要把体系堆成越来越厚的有限膜后逐态对角化。

&CONTROL
SlabSS_calc=T
/
&SYSTEM
NumOccupied=18
SOC=1
E_FERMI=4.4195
/
&PARAMETERS
Nk1=31
Nk2=31
NP=6
OmegaMin=-0.6
OmegaMax=0.5
OmegaNum=101
Eta_Arc=0.01
/
SURFACE
1 0 0
0 1 0
KPATH_SLAB
2
K 0.33 0.67 G 0.0 0.0
G 0.0 0.0 M 0.5 0.5

完整输入还包括晶胞、原子、投影和Wannier中心,不能只用上面几个参数直接启动。附件 surface6 已配齐所需卡片。

2 执行并查看结果#

bash calculate.sh surface6 mpi
head work/surface6-mpi/dos.dat_l
head work/surface6-mpi/dos.dat_r
bash inspect.sh work/surface6-mpi
bash plot-result.sh work/surface6-mpi

左右表面分别输出 dos.dat_l 和 dos.dat_r。当前2.7.0这一路径的文件名不是某些旧示例中的 surfdos_l.dat;绘图gnu脚本也会指向实际的 dos.dat_l。

3 能量网格和展宽要看当前分支#

本例101点的实际能量为:

E(i) = -0.6 + i × 1.1/101 eV,i=0…100

因此最后一点约0.48910891 eV,不包含输入上限0.5 eV。不要用另一套包含两端点的网格强行重配原生曲线。

当前 SlabSS_calc 使用的分支把Green函数展宽设为:

eta = 3 × (OmegaMax−OmegaMin)/OmegaNum
    ≈ 0.0326732673 eV

这里 Eta_Arc=0.01 没有独立控制该分支的展宽。本集群实际将它单独改为0.02重算,左右表面谱与原值一致。因此本例不能写成“0.01 eV展宽”;提高 OmegaNum 会同时改变能量采样和这一路径的展宽。换版本或使用其他表面/费米弧分支时,应重新核对实际定义。

4 四列分别是什么#

列 当前分支含义
1 表面k路径长度,Å⁻¹
2 E−EF,eV
3 原生 ln[-Im Tr G],已经取自然对数
4 程序对表面与体背景之差作裁剪后的量

第三列可能为负数,不能据此说物理谱密度为负;也不要再次取对数后当作原生值。当前内部G按Hartree⁻¹计算,附件提取工具生成每eV谱函数:

A(E,k) = exp(第三列) / (27.211385 × π)

converted-surface.csv 同时保存原生对数列与这个转换量。第四列不是归一化的纯表面态概率,不能把裁剪背景后的亮点直接当成严格表面本征态。

Bi₂Se₃实际左右半无限表面谱

5 检查主层厚度#

bash calculate.sh surface3 mpi
bash calculate.sh surface4 mpi
bash calculate.sh surface5 mpi

NP 是主层单元数,影响跨主层耦合的组织和截断;不等于有限薄膜 NSLAB。本例固定其余输入,NP=3/4的线性谱强度最大差异相对全谱峰值约1.61×10⁻⁴,仍略高于本例采用的10⁻⁴比较标准;NP=5/6在原生输出精度内一致,图中采用NP=6。

这些比较写入 analysis/Surface-convergence.csv。它仅说明本例主层对照的表现,不说明原始DFT、表面结构、能量展宽和k采样已全部收敛。实际材料应继续检查终止面、界面/吸附变化及原始Wannier模型质量。

参考:WannierTools表面计算说明、2.7.0表面谱实现。

常能面费米弧与体节点#

继续参考Weyl节点与费米弧。新教程用明确的两带解析模型实际计算E=0常能面、两种展宽、左右表面及节点手性;它与本篇Bi₂Se₃模型分开,不混用晶格、能量零点和模型数据。保留原生对数列,区分常能面与路径谱的π归一化及当前分支的能量网格。

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