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gavinliu7390

木虫 (著名写手)

[资源] 关于用超胞方法计算声子的一些经验

目前来说计算声子谱的计算主要还是基于supercell的方法，主要是发展的时间比较长，发展的相对成熟一些。另一种方法是基于线性响应的方法，该方法主要的好处（我个人经验）：计算的结果相对可靠，收敛参数容易控制。只要能量截断和K点收敛了，计算的结果就比较可靠。而且它可以计算任意q点的声子。但缺点是有时低对称性的结构的低对称性q点不容易收敛。而且对于大体系，计算速度也不是很快。代表软件：abinit， quantum espresso （pwscf）。
超胞法目前的主流软件是 phonon， phon， fropho， phonopy。 phonon计算的比较准确可靠，但是要收费。所以一般人都是选择后几种软件，因为都是免费的。 phon当时是 Dario Alfe 为了计算自由能而写的计算声子谱的软件。但是phon用起来还是比较麻烦的，需要自己写一些脚本。  Atsushi Togo 可能是发现phon太麻烦，而写了fropho，其实fropho就是相当于把phon重新包装一下。用起来简单多了。里面用了大量的python和ruby脚本。估计够后来Atsushi Togo 把python用爽了，又重写了该软件，完全python化了，这就是phonopy。
但天下没有免费的午餐，用免费的软件就是需要一定的经验积累。phon，fropho和phonopy的使用的最大问题就是对于很多体系，会出现离奇的虚频，尤其是gamma点附近，很难算准。为了克服这个问题，我的建议是：在对原子进行distortion的时候，一定要对原子加上负方向的移动，这样虽然计算量增加了一倍，但计算会更准确和可靠。
对于phon：
For central differences (LCENTRAL = .T.) the format of the file is the same, but there are twice as many displacements (for each displacement u there is also -u).
在INPHON里要加上 LCENTRAL = .T. ，这样就可以产生负方向的移动了。
对于fropho：
More displacements to obtain precise frequencies

You can specify displacements more than independent freedom to obtain precise eigenvalues (frequencies). This treatment works especially near -point. An effective example is  displacements. If your DISP file is,
   1 1.00 0.00 0.00
   1 0.00 1.00 0.00
   1 0.00 0.00 1.00
You can create displacements by hand (or use sed), e.g.,
   1 1.00 0.00 0.00
   1  -1.00 0.00 0.00
   1 0.00 1.00 0.00
   1 0.00  -1.00 0.00
   1 0.00 0.00 1.00
   1 0.00 0.00  -1.00
This setting may be called 'plus-minus'. The plus-minus setting works to increase stability of phonon band structure even when the initial atomic geometry is not enough converged to the equilibrium position. Especially frequency equivalent to approximately zero is sensitive to this treatment. Sometimes fails when forces are converged too much.
fropho就需要手动的在DISP文件里加上负方向就可以。
对于phonopy，目前Atsushi Togo 维护的比较好。出这种问题较少。

其次，我觉得实际扩胞的时候不用扩的非常大。一般a，b，c扩的10埃左右就可以。主要还是原子受力要计算准确。所以当发现小的虚频的时候，还是在受力的计算的时候可以尝试增大K点。有的时候对于100个原子的超胞，我都用到了10*10*10 （但这还是少数情况）.
但如果想要计算准确的自由能，还需要测试超胞大小，受力计算的k点，移动原子幅度的大小。比较麻烦，但又必须。

最后要想得到准确的结果，还需要多用几种软件，互相佐证。
当然如果不差钱的话，可以买phonon，确实很好用。
但是如果想提高自己的话，可以用其它免费的软件。

[ Last edited by gavinliu7390 on 2011-12-23 at 00:10 ]

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