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[转载]vasp计算费米面: shilanting 2020-11-2 21:14; 1. vasp2x_fs Generates a.bxsf (XCrysDen Fermi surface format) from VASP outputs. A MATLAB script that generates a.bxsf (XCrysDen Fermi surface format) from VASP outputs. https://github.com/bkchang/vasp2x_fs 2. Fermi-Surface VASP subtool to draw Fermi-Surface; creates input file for Xcrysden. This scriptis to draw fermi surface based on first-principles calculation results. This takes standard VASP (The Vienna Ab initio simulation package) output files. https://github.com/MTD-group/Fermi-Surface 3. vaspkit A pre- and post-processing program for the VASP code. https://sourceforge.net/projects/vaspkit/ 其他的关于费米面的后处理： 4. Firmi Get a firm grasp on your Fermi surface. Software utility to prepare calculated Fermi surface of metal for 3D printing. https://github.com/dstrubbe/Firmi 5. FermiSurface-Elk-to-Vesta A small Python script that takes a Fermi surface file from an Elk calculation (FERMISURF.OUT) and converts it to a format that can be viewed using Vesta. https://github.com/dvdwllc/FermiSurface-Elk-to-Vesta 6. FS_Plot Fermi Surface Plotting using Mayavi . https://github.com/aaronsutton/FS_Plot 7. Fermi_s urface 直接生成倒空间 k 点并提取 VASP EIGENVAL 文件计算费米面的脚本. http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1502061do=blogid=1093325 转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自刘鹏飞科学网博客。链接地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-3352196-1096089.html; 个人分类: VASP|4 次阅读|0 个评论

不用wannier90接口直接绘费米面的VASP后处理脚本程序: 热度 1 XRC0808087 2018-1-5 23:50; 如果想用 VASP 绘费米面（ Fermisurface ），一般都需要用 wannier90 软件 wannier 化后再计算费米面。因此需要重新编译 wannier90 版的 VASP ，而且有时 wannier90 插值的能带并不正确，这将带来很大的不便。如果我们能将布里渊区所有的 k 点都计算出来，并将本征值按照一定顺序和格式生成 bxsf 文件（ http://www.xcrysden.org/doc/XSF.html ），也可以绘制出费米面。这里编写了直接生成倒空间 k 点并提取 VASP EIGENVAL 文件计算费米面的脚本。脚本和例子： Fermi_Surface.rar （点击下载）所需程序： VASP 、 python3 、 XCrySDen 使用方法： 1. 进行常规的 VASP 自洽计算。 2. 在 inpu.dat 中输入下面的参数： 32 32 16 5.2288 0.0 0.0 0.298862722 0.172548473 0.000000000 0.000000000 0.345096946 0.000000000 0.000000000 0.000000000 0.164380078 其中，第一行的三个数值分别为 a 、 b 、 c 方向 k 点网格数目 nx 、 ny 、 nz ；第二行第一个数值为费米能级，后面两了 0.0 无意义；第三至第五行为倒空间矢量（在 OUTCAR 中查找，关键字 “reciprocal lattice vectors” ）。 3. 运行 python Genkpoints.py （Genkpoints.py和input.dat需要在同一个文件夹）生成 KPOINTS 文件，生成的 KPOINTS 格式如下： Explicit k-points list 9261 Reciprocal lattice 0.000000 0.000000 0.000000 1 0.000000 0.000000 0.050000 1 0.000000 0.000000 0.100000 1 0.000000 0.000000 0.150000 1 …… 4. 将生成的 KPOINTS 文件放在能带计算的文件夹中进行常规能带计算。 5. 计算结束后，将 EIGENVAL 文件拷贝到当前文件夹，然后运行 python EIG2bxsf.py （EIG2bxsf.py、input.dat和 EIGENVAL 需要在同一个文件夹），得到 Python.bxsf 文件。 6. 将生成的 Python.bxsf 文件用 XCrySDen 打开，即可看到该材料的费米面，如下图所示。图 MgB 2 ( 左 ) 和 1T-TaS 2 ( 右 ) 的费米面说明： 1. VASP 最多允许输入 20000 个 k 点，如果超过这个数值，则会出现如下报错： ERROR in RD_KPOINTS (mkpoints.F): increase NKDIMD to 29791 此时需要降低 k 点网格使 (nx+1)*(ny+1)*(nz+1)20000 。或者修改 mkpoints.F 文件夹下的 NKDIMD 后重新编译 VASP 。 2. 如果 k 点太少，绘制的费米面比较粗糙，可以在 XCrySDen 设置费米面插值，如下图所示： 3. 此程序没有考虑晶体的对称性，所以生成的 k 点较多，如果考虑对称性计算量将大大降低。如果您有编程实现思路欢迎和我联系。; 13561 次阅读|1 个评论

vasp+wannier90计算费米面: 热度 1 plgongcat 2017-12-11 10:48; Vasp计算费米面需要与wannier90结合： 1. 编译与wannier90接口的vasp版本【自己度娘】； 2. INCAR添加参数 LWANNIER90 = .TRUE. ，运行vasp产生*win文件； INCAR 例子： SYSTEM = BP ENCUT = 500 ISTART = 0 ICHARG = 2 ISMEAR = 1 SIGMA = 0.05 ISIF=3 NSW=0 IBRION=2 PREC=Accurate PSTRESS=20.00 NBANDS = 48 LWANNIER90 = .TRUE. 3. 编辑*win文件【多看wannier90说明书】 win文件例子： num_wann = 16 ! num_bands = 16 ！【一般大于等于瓦尼尔轨道】 exclude_bands:17-48 ！【排除不用的】 Begin Projections P:s,px,py,pz End Projections dis_num_iter = 500 num_iter = 500 fermi_energy = 6.53483759 fermi_surface_plot = true ！费米面计算 fermi_surface_num_points = 50 bands_plot = true bands_num_points = 100 begin kpoint_path Z 0.50000 0.50000 0.00000 M 0.00000 0.50000 0.00000 M 0.00000 0.50000 0.00000 G 0.00000 0.00000 0.00000 G 0.00000 0.00000 0.00000 X 0.00000 0.00000 0.50000 X 0.00000 0.00000 0.50000 L 0.50000 0.50000 0.50000 L 0.50000 0.50000 0.50000 Z 0.50000 0.50000 0.00000 Z 0.50000 0.50000 0.00000 G 0.00000 0.00000 0.00000 end kpoint_path begin unit_cell_cart 5.5262416 -0.0246604 0.0000000 4.5335619 3.1601853 0.0000000 0.0000000 0.0000000 4.3795770 end unit_cell_cart mp_grid = 16 16 16 begin kpoints 0.000000000000 0.000000000000 0.000000000000 0.062500000000 0.000000000000 0.000000000000 0.125000000000 0.000000000000 0.000000000000 0.187500000000 0.000000000000 0.000000000000 0.250000000000 0.000000000000 0.000000000000 0.312500000000 0.000000000000 0.000000000000 0.375000000000 0.000000000000 0.000000000000 0.437500000000 0.000000000000 0.000000000000 0.500000000000 0.000000000000 0.000000000000 0.062500000000 0.062500000000 0.000000000000 0.125000000000 0.062500000000 0.000000000000 0.187500000000 0.062500000000 0.000000000000 0.250000000000 0.062500000000 0.000000000000 0.312500000000 0.062500000000 0.000000000000 0.375000000000 0.062500000000 0.000000000000 ............................... ................................ ............................... (省略一万数字) 4. 修改好*win文件后，然后再次运行vasp进行轨道投影；而后运行wannier90.x命令计算性质；最后得到*bxsf文件就是费米面数据，可以用Xcrysden软件打开处理。 mpirun -n 24 /share/soft/vasp_intelmpi/bin/vasp5.4.1_Wannier90/vasp_std mpirun -n 24 /share/soft/wannier90-1.2/wannier90.x wannier90 INCAR KPOINTS wannier90.win vasp54.sub; 个人分类: 软件学习|19545 次阅读|1 个评论

VESTA绘制六角倒空间布里渊区的费米面: pfliu89 2017-8-5 11:13; 1. 将pwscf计算的BXSF文件转换为可以用VESTA打开的XSF文件具体可以参考肖瑞春老师的博客 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=1502061do=blogid=1026133 2. 将数据导入到vesta中，具体可以参考上面的博客。然后第二次导入数据，如下图所示：第二次导入数据完成以后，接着开始第三次导入数据，可以参考上面，这样在一幅图中就有三个结构，如下所示： 3. 点击软件主界面Properties…按钮，在弹出的对话框中将Isosurface选项卡的Isosurface level值调为0，同时Sections选项卡里的Opacity of drawn secions的值也改为0 4. 开始调整第二个结构的位置（值不是唯一的，自己可以多调调）： 5. 调整第三个结构的位置（值不是唯一的，自己可以多调调）：; 个人分类: Fermi-Surface|13036 次阅读|0 个评论

pwscf 画费米面: plgongcat 2015-5-1 09:50; 费米能级附近的费米面形状对于材料来的输运性质，超导等具有重要意义。网上有计算Fermi surface的例子，可是有中错误一直未解。错误如下： “ forrtl: severe (59): list-directed I/O syntax error, unit 5, file stdin Image PC Routine Line Source bands_FS.x 000000000048005A Unknown Unknown Unknown “ 后来仔细研究examples02计算Ni的FS，发现步骤如下： 1. ‘scf‘ 2.产生k points（kvecs_FS.x） 2.‘bands‘ （！注意这里不是‘nscf’ ，用这个是导致上面红色错误的原因，可是为何？） 3.后处理（bands_FS.x）一些链接： http://emuch.net/html/201207/4667669.html; 个人分类: pwscf|5220 次阅读|0 个评论

[转载]什么是费米函数(Fermi Function): xiaoyutianya 2013-10-7 21:39; 某小学由一班学生,学生人数为50人,班上所提供的座位有60个.老师以学生的身高进行座位的分配.经分配后,班上身高较高的学生将配往后座,而且经分配后,班上将留下10个空位.这是一般我们小时候常经历的生活经验. 电子在原子内分布的情形与分布的规则,与上面这个例子十分的相似.电子的能级,好比是例子里的座位;而电子的能量,则好比是例子里学生身高.能量较高的电子,就好像是身高较高的学生一般,将占往高位的能级(即例子里的后座),并使低位能的能级留下空缺(即空位).因为材料的导电性与位于导带的导电电子密度(或数量)有关,为了了解这一点,我们势必要先了解电子的量子状态分布(如例子里的座位分配),及电子的能量分布(即学生的身高分布)后,才能让我们掌握有多少自由电子位于导带内(即有多少身高较高的学生能坐在后座).在材料科学上,我们通常称前者(即电子的量子状态分布)为状态密度 (Density of Status),以N(E)表示;后者(即电子的能量分布)称为费米函数 (Fermi Function),以P(E)来表示;而电子的分布函数(Electron Distribution Function),用F(E)来表示,并可以写为: F(E)=2*N(E)*P(E)----------------------------------(式2-16) 其中电子分布函数F(E),可以简单的定义为: 能量为E的外围电子数量. (式2-16)之所以乘上2,式因为每个量子状态(Quantum State)可以被两个转动方向相反的电子所占,以符合Pauli不相容原理.至于表示电子能量分布的费米函数,则可以以下式表示: P(E)=1/(exp +1)----------------------(式2-17) 其中T为绝对温度,k为波兹曼常数,而Ef则称为费米能量. 费米能量Ef 可以定义为: 在绝对温度零度(0 k)时,原子内电子所能占住的最高能级的能量. 也就是说,在0 k时,所有低于Ef的能级将完全为电子所占满,而高于Ef的能级则完全空着,如图2-22的实线所示.当物体所在的环境温度高于0 k后,虽然大多数的电子依然处于低能级上,但是一小部分的电子将因环境所提供的能量,而开始转往较高的能级,使电子的分布不再局限于Ef的下方,如图2-22的虚线所示.至于费米函数 ,则可以定义为: 当物体所在的环境温度高于绝对零度时,在能量为Ef的能级上,发现电子的几率为50%, 如图2-22所示.。。; 个人分类: 物理基本问题|6659 次阅读|0 个评论

Future hot topic: unusual room temperature superconductivity: 热度 1 tdcao 2013-1-24 16:34; 我曾经断言过“室温超导是不可能的”，但我也早就在科学网等场合说过“特殊意义下的室温超导是可能的”，这是怎么一回事呢？众所周知，通常意义下的超导是一种宏观量子现象，所谓的“宏观”就是粒子数足够多以表现出统计规律。但是，超导的本质是费米能附近的电子配对以形成能隙，因此，特殊意义下的室温超导是可能的。各向异性材料在电子关联适度的前提下，可以在室温下首先在费米面的两点或四点附近形成电子配对，其能隙是如此之小以致其特性有许多特别之处。如何评价又如何利用，是将来的研究话题。; 个人分类: 超导杂谈|2740 次阅读|1 个评论

晶体“相面术”: 热度 1 penrose 2009-10-23 14:58; 晶体相面术图一：人活一张脸，树活一张皮。（摘自《科学》杂志）俗话说：人活一张脸，树活一张皮。人类是爱脸面的动物，因而有女为悦己者容、以貌取人之说法。这说明脸面是标定每个人特征的最大关键，于是乎有相面之术。当然，所谓面子不仅仅在于长相和外貌，内心深处好面子的也大有人在！有趣的是，在凝聚态物理学中，即使对一块毫无生命的晶体材料，也存在脸面的问题。下面我们就来给晶体相相面。图二：金刚石外形和内部原子排列结构人们常见的固体有晶体、非晶体、准晶体等等，其中晶体一般指的是有规则外形的固体，具有固定的熔点和表面光泽等。晶体之所以有规则的外形，是因为从微观尺度上来看晶体内部的原子堆积是具有规则的周期结构的。比如璀璨夺目的钻石也就是金刚石，其内部碳原子排列就是最为紧密的一种结构，因此金刚石是自然界硬度最高的材料。实际上，由于碳元素化合价的多样性，自然界还存在许多碳原子不同排列形式的同素异形体，如图三所示。碳原子之间排成六角形的单原子层叫做石墨烯，而多层六角排列的碳原子就构成了石墨，倘若把石墨层卷起来并两头粘连就形成了碳纳米管，而由多个六边形和五边形的碳原子排列就构成了C60富勒烯。这些丰富碳原子微观排列方式给出了它们的外部宏观脸面即不同的外形，这很容易为人所理解。但更有趣的是，它们的内部脸面即电子分布状态也与原子的排列形式密切相关。图三：碳的一些同素异形体图四：不同晶格结构的布里渊区要看到晶体的内部脸面，正儿八经看外表是不行的，为此我们需要把晶体结构倒腾一下。实际上，自然界晶体内部的原子排列方式仅有十七种，这种原子规则排列的格子我们叫做晶格，它是正格子因为它具有长度量纲L。正格子基矢长度和原点附近原子间距相关，它们形成的空间叫做正空间，其中的晶格矢量在某一基矢方向上投影只能是整数。如果我们把正格子倒逆过来，就可以得到一套倒格子，在这个倒格子中基矢方向是和正格子基矢相互正交的，而且量纲也倒转过来为1/L。由倒格子基矢形成的空间叫做倒易空间，只有在这个空间里，才能清楚地看到电子状态是如何分布的。不同的正格子对应不同的倒格子，在倒易空间中同样也有一套倒格矢。把所有倒格矢的垂直平分面画出来，就可以把倒易空间划成一块块的所谓布里渊区，离原点最近的一块叫做第一布里渊区，其次为第二布里渊区，以此类推。如图四所示为二维正方晶格的各个布里渊区和三维面心立方晶格的第一布里渊区，图中标出的各个字母代表布里渊区的不同位置。由于电子在同一个布里渊区的能量分布是连续的，但是一旦跨越布里渊区边界，能量将发生跃变。因此把倒易空间划分好不同布里渊区之后，就可以把电子按照其运动状态分门别类了。图五：不同金属单质的费米面，摘自佛罗里达大学物理系主页晶体材料的良好周期结构使得电子在里面的运动并非杂乱无章的。我们可以把周期性排列的原子内部结构简单地分成两部分：外层电子一般比较容易摆脱原子的束缚而自由运动，叫做价电子；而内层电子被带正电的原子核束缚住，可以把它们和原子核看成一个带正电的整体，叫做原子实。这样，价电子在固体中的运动就可以看成是在一片具有周期结构的正电背景下的运动。根据量子力学的基本原理，我们很自然地知道价电子的动量分布应该是某些一系列的值，即它的能量分布也是某些特定的系列值。这些电子就在倒易空间中按照自己的能量位置填充。物理学家泡利指出，同一个系统中不能有两个或两个以上的电子处于完全相同的状态。那么每个价电子的动量都不相同，注意到能量只和动量大小有关而跟动量方向无关，因此具有相同动量大小的电子将构成一个等能面。如果我们把电子按照能量从低到高排列的话，排完所有的电子之后它将形成一个实心体，体的表面就是电子的最大等能面。这就是晶体的内部脸面，我们把它叫做费米面。一般来讲，最为理想化的费米面应该是一个完全各向同性的球面。不过因为实际的晶体结构各不相同，价电子分布也多种多样，这就必然形成各种不同形状的费米面。世界上没有两片完全相同的树叶，当然，也没有两张完全相同的脸。晶体的费米面就是这样千奇百怪、变化多端的。如图五，对于金属钾而言，原子的排布是一个简单的立方结构，因此它的费米面就是一个球形。但是对于金属铜而言，它的费米面就多了好几个窟窿，而对于金属钙，这些窟窿长的更大，使得这个所谓的球面只剩下了一些小片相连，至于Nb、In、W等金属单质的费米面就更加花枝招展了。这些窟窿是由于图中画出的费米面只是第一布里渊区中的费米面，图中细线就是第一布里渊区的边界，窟窿丢失的另一部分电子因能量发生跃变而跑到了第二布里渊区或者更高级的布里渊区。这是因为一旦晶体中处于类似轨道的电子多了，它们就会散伙尽管沿着倒易空间某个方向在布里渊区边界会发生能量跃变，但是不同方向发生的能量跃变时能量取值各不相同，如果这些能量值存在交叠，那么电子就没有必要在第一布里渊区高能量的地方挤着，它可以选择离开大伙儿去第二布里渊区某些能量仍然较低的地方呆着。这样形成的费米面，仍然是电子整体系统最低能量状态下的最大等能面。晶体的内部脸面费米面表征了晶体的电子结构，晶体的许多丰富的物理性质正是起源于其费米面。图六中还例举出了两类超导体的费米面，超导这种特殊的物理现象正是由于晶体中电子态的变化造成的，超导态的形成和费米面密切相关费米面附近动量相反的电子两两通过某种相互作用机制配对，然后发生相位相干凝聚导致超导的发生。图六中的超导体是多面相的，即有多个费米面，这导致形成超导的机理要更为复杂，也是凝聚态物理研究的前沿课题之一。图六: 两类超导体的费米面，摘自arXiv.org相关论文晶体的宏观外形构造是它的外部脸面，和晶体的机械性质（密度、延展度、切应力等等）密切相关。而内部电子的能量分布则构成了内部脸面，是晶体的电磁等物理性质的起源。而无论外脸还是内脸，都由晶体内部原子排列情况所决定。要想知晶知面又知心，那么就必须充分了解晶体内部元素组成和原子排列方式。这就是晶体相面术的基本要诀：从微观抓起，由内到外共同做到双面齐下。当今凝聚态物理学的研究，正是靠此要诀为人们揭示了一个又一个材料的奥秘！【作者声明】：本文根据作者原作《超导体的面子》一文前半部分扩展而成，原文发表在《现代物理知识》（2009年第4期），本文中未注明出处的图片均来源于网络。; 个人分类: 水煮物理|16801 次阅读|13 个评论

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