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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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aylayl08(金币+5,VIP+0):感谢交流讨论 12-5 16:51
aylayl08(金币+5,VIP+0):感谢交流讨论 12-5 16:51
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其实一般情况下，超原胞法是计算量是比较小的，一般用2*2*2的胞即可。 但是对于绝缘体，有长程力，需要建立更大的胞，收敛性较差，所以计算量才大了起来。扩胞的大小，不是根据对称性扩的，而是根据扩胞后，力常数是否有收敛性。 然而基于线性响应的密度泛函微扰法可以轻松克服超晶胞需要扩的很大的这个缺点，因为它实际是直接求每个q点的动力学矩阵。它的快慢到是和对称性关联很大。有些q点根本就没对称性，收敛起来特别慢，甚至很难收敛。 所以基于超原胞法写的程序基础肯定都一样，因为这个方法已经发展了30年了，相当成熟了。 phonopy要比frophon快三分之二。 因为frophon是这样移动需要移动的原子的： 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 而phonopy是移动一次 1 1 0 1 这样需要移动的原子只需要移动一次就可以了。 计算量相当小了。 至于是否用supercell 还是DFPT。还是根据需要。 |
9楼2009-12-05 16:11:52
2楼2009-12-05 01:50:05
4楼2009-12-05 09:09:36
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gavinliu7390(金币+5,VIP+0):谢谢回答！ 12-5 16:17
aylayl08(金币-3,VIP+0):sorry，评分失误，扣回金币 12-5 16:50
gavinliu7390(金币+5,VIP+0):谢谢回答！ 12-5 16:17
aylayl08(金币-3,VIP+0):sorry，评分失误，扣回金币 12-5 16:50
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不能给出。 |
5楼2009-12-05 10:17:48
