VASP实用教程：硅的玻尔兹曼输运

资源宝库 9 月前 0 1 专属

本文为由小强撰写的《VASP实用教程》第50篇，全系列约60篇，将在近期陆续更新。

1.硅-玻尔兹曼输运

概要：获得Si的价态和低位传导态的MLWF。利用BoltzWann模块计算恒定弛豫时间近似下的电导率、塞贝克系数和热导率。

如果通过Quantum ESPRESSO进行计算

目录：examples/example16-withqe/
输入文件

– Si.scf 用于基态计算的PWSCF输入文件。– Si.nscf 用于获取统一网格上的Bloch状态的PWSCF输入文件。– Si.pw2wan pw2wannier90的输入文件。– Si.win wannier90和postw90的输入文件。如果通过其他软件计算

目录：examples/example16-noqe/
输入文件

– Si.win wannier90和postw90的输入文件。– Si.mmn 重叠矩阵M(k, b)。– Si.amn 将Bloch状态的A(k)投影到一组初猜局部轨道上。– Si.eig 每个k点的Bloch特征值。仅用于插值。请注意，下面的前五个步骤与例11相同，只有当想使用Quantum ESPRESSO的PWscf代码时才需要。否则，如果您已经用Quantum ESPRESSO运行了例11(特别是"价态+传导态"一节)，您可以从这些文件开始，在输入文件中加入BoltzWann标志后，从第6点继续。如果没有安装Quantum ESPRESSO，或者不想使用它，可以使用example/example16-noqe/文件夹中的文件从步骤5开始。【1】运行PWSCF获得硅的基态pw.x < Si.scf > scf.out【2】运行PWSCF获得统一k点网格上的Bloch状态。关于拆分过程的细节在例11中讨论。pw.x < Si.nscf > nscf.out【3】运行wannier90来生成所需的重叠列表（写入Si.nnkp文件中）。wannier90.x -pp Si【4】运行pw2wannier90来计算Bloch状态和初猜的投影之间的重叠（写在Si.mmn和Si.amn文件中）。pw2wannier90.x < Si.pw2wan > pw2wan.out【5】运行wannier90计算MLWFswannier90.x Si检查输出文件Si.wout，并检查在拆分和万尼尔化步骤中是否达到了收敛效果（在例11中有更详细的讨论）。可能还需要绘制Wannier函数和插值带结构。【6】运行postw90计算输运系数。postw90.x Si (串行执行)mpirun -np 8 postw90.x Si (8个MPI进程并行执行的例子)检查输出文件Si.wout。该文件总结了计算的主要细节（更多细节可以通过设置更大的iprint标志值来获得）。检查是否发出警告。注意，如果没有向BoltzWann传递任何特殊标志，假设ab-initio计算不包括磁化效应，因此它将每个状态的电子数设置为2。还需要注意的是，例子中弛豫时间=10 fs的值仅设为代表值；还需要注意的是，只有电导率和热导率取决于τ，而塞贝克系数与τ无关。选择合适的绘图程序，绘制Si_boltzdos.dat文件来查看DOS。选择合适的绘图程序，绘制Si_seebeck.dat文件中的第1列和第3列，以检查在T = 300 K时作为化学势的函数的塞贝克系数的Sxx分量。其他

将插值改为60 × 60 × 60的网格，再运行一次postw90，检查输运特性的结果是否收敛。
修改Si.win输入文件，使其计算300-700K温度下的输运系数，步长为200K。重新运行postw90并验证执行时间的增加可以忽略不计（事实上，大部分时间都花在了k网格的能带结构插值上）。

绘制三个温度T = 300 K，T = 500 K和T = 700 K的塞贝克系数。为此，必须筛选Si_seebeck.dat，仅选择第二列等于所需温度的那些线。使用awk / gawk命令行程序为T = 500 K选择Seebeck系数的Sxx分量的可能脚本如下：awk ‘{if ($2 == 500) {print $1, $3;}}’ < Si_seebeck.dat \> Si_seebeck_xx_500K.dat然后，我们可以绘制输出文件Si_seebeck_xx_500K.dat的第1列和第2列。尝试计算塞贝克系数作为温度的函数，对于n掺杂的样品，例如n=1018 cm-3。请注意，为了达到这个目的，您需要一致地计算化学势值(T)作为温度的函数，以便重现给定的n值。然后，我们需要写一个小程序/脚本来插值BoltzWann的输出，应该在一个合适的（µ, T）点网格上运行。
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