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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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