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【转帖】强烈推荐使用phonopy计算声子谱已有2人参与
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原帖地址：http://blog.zhuli.name/archives/6679 这个程序是利用超晶胞冻结声子计算声子谱。 优点：方便，高效，准确。 1. Phonopy 简介 Phonopy 是一个由 python 实现的的晶体声子分析程序。它是目前提供了 VASP 的 Wien2k 的接口用来计算原子受力。它的主要功能有： 计算声子色散谱； 计算声子态密度，包括分立态密度； 声子热力学性质，包括自由能，热容量，焓； Phonopy 通过力常数的方法计算声子谱。力常数由计算原子在超晶胞中被移动后的受力得到(Parlinsk-Li-Kawasoe 方法)。 同样类型的程序还有 phon, fropho, phonon. 其中 phonon 是商业软件，卖的很贵，fropho 和 phonopy 的代码其实都是来自于 phon, fropho 是为了代替 phon 而开发的，目的是为了使用 phon 更方便，phon 和 fropho 主要都是由 fortran 开发的，而现在 fropho 已经停止开发，由 python 开发的 phonopy 代替了 fropho, phonopy 在使用上更为方便，在计算量上更为减少。因为 phon, fropho 和 phonon 在移动原子位置时都是一次只移动一个原子的一个方向，而 phonopy 则可以一次移动一个原子的多个方向，所以和其它程序相比, phonopy 最多可以减少 2/3 的计算量。 2. Phonopy 的安装 phonopy 主要由 python 开发，其中的找晶体空间群功能是由 C 语言(spglib)实现。在安装 phonopy 时需要安装以下它所依赖的软件包： Python 的开发包 numpy , numpy-dev matplotlib python-lxml python-yaml 如果是使用的 Ubuntu/Debian 系统只需： sudo aptitude install python-dev python-numpy \ python-matplotlib python-tk python-lxml python-yaml 如果是 OpenSUSE 则可以去 http://software.opensuse.org/search 搜索下载安装相关软件包。 去 https://sourceforge.net/projects/phonopy/ 下载 phonopy 的最新软件包. 解压后进入 软件包的 c 目录， su python setup.py install 编译安装所需要的 python 模块。 将 PATH/phonopy-0.6.1 $PATH 里： 比如： export PATH=~/opt/phonopy-0.6.1:$PATH 3. Phonopy 的简单使用 下面我以 BC5 为例说明如何和 VASP 做接口计算声子谱： a, 建立超胞 准备 POSCAR 文件 单胞和原胞都可以 准备 INPHON 文件 ATOM_NAME = B C NDIM = 2 2 1 LSUPER = .TRUE. 简单说明： 第一行为原子符号名 B C ，注意要和 POSCAR 中的顺序相同。 第二行为要建的超胞的维数。 第三行是指要建立移动原子的 POSCAR. 然后输入命令： phonopy.py 就会输出 DISP, POSCAR-* (001, 002, 003, …) 在本例出会输出 12 个 POSCAR-*, 依次为 POSCAR-001,…POSCAR-012 b, 计算力常数 将这些 POSCAR-* 做 SCF, 将输出文件 vasprun.xml 保存下来。 我的计算脚本为： #!/bin/sh for a in 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 do cp POSCAR-0$a POSCAR /opt/intel/impi/3.1/bin64/mpiexec -n 8 /share/apps/vasp/bin/vaspmpi_mkl10_O1 >>out.vasp 2>>err.vasp & wait cp vasprun.xml vasprun.xml-0$a done 我的 INCAR 为： SYSTEM = BC5 PREC = Accurate ENCUT = 520 EDIFF = 1e-5 NSW = 0 ISMEAR = 0 SIGMA = 0.05 LCHARG = FALSE LWAVE = FALSE 这样计算结束后会得到 vasprun.xml-001, …, vasprun.xml-012 然后，执行命令： phonopy.py -f vasprun.xml-* 就会得到文件 FORCES c, 得到声子谱 有了文件 FORCES 后就可以计算声子谱了，这时将 INPHON 改为以下内容： ATOM_NAME = B C NDIM = 2 2 1 ND = 7 NPOINTS = 51 QI = 0.0 0.0 0.5 0.0 0.5 0.5 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 0.0 0.5 0.0 0.0 0.5 0.0 0.5 QF = 0.0 0.5 0.5 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 0.0 0.5 0.0 0.0 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.5 简单说明： ND 是指有几条路径； NPOINTS 是指在每两个高对称性点间插入多少个点，包括边界； QI 和 QF 给出路径的起始和结束点。 其中我用的 Q 点顺序为： 0.0 0.0 0.5 Z 0.0 0.5 0.5 T 0.0 0.5 0.0 Y 0.0 0.0 0.0 G 0.5 0.5 0.0 S 0.5 0.0 0.0 X 0.5 0.0 0.5 U 0.5 0.5 0.5 R 执行 命令 phonopy.py -p 即可画出声子谱， 如果执行 phonopy.py -p -s 即可将声子谱曲线保存为 PDF 文件。 其中 声子谱的数据是以 yaml 格式保存在 band.yaml 里的。 如果你想用 Origin, Qtiplot, Xmgrace 等工具画图的话，可以用我写的 python 脚本，readband.py (http://www.zhuli.name/file/readband.py) 将 band.yaml 转换一下，输出文件有两个 band.dat, qpoint.dat. 其中 band.dat 是声子谱数据， qpoint.dat 是高对称性点的数据。 以上只是 phonopy 的其本用法，如果要计算声子态度度和热力学性质的话可以参考 http://phonopy.sourceforge.net 上的文档，还是比较简单的。 我的计算结果: 另外我再解释一下，q=0的时候，即G点的声学声子的频率为什么是0. 实际q=0，意味着波长为无穷大，意味着刚体的振动。对于三维晶体，实际刚体振动的自由度是三个，这样就应该有三支声学声子。既然是整体的振动，那么力场数对所有原子求积分后为0。这样动力学矩阵是有力常数积分得到的，所以动力学矩阵为0.动力学矩阵的本征值开平方就是频率。 所以G点的三个声学支是为0的。 |
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