跳转至

4.7 杂化泛函带隙与正确能带流程

本课输入均为未执行的教学示例,数值是待测试的起点;图为原创示意,不是实际计算结果。使用授权 VASP 和 PAW 数据,替换所有占位符,记录程序版本并自行检验收敛。

4.7.1 模型、单位与记录

能量用 eV,长度用 Å,力用 eV/Å;1 kbar = 0.1 GPa。明确每原子、每分子、每原胞或每计算胞的归一化。记录 PAW 名称、版本、ZVAL、ENMAX 及允许的哈希;不分发 POTCAR。SCF 收敛只验证所选电子问题,目标物性的收敛仍需单独检查。

 杂化泛函带隙与正确能带流程 — 原创概念示意

原创示意图;曲线与空白数据区用于说明或填写真实结果,不代表已运行计算。

4.7.2 完整案例:步骤、解释与检验

核心区别

杂化泛函含轨道依赖的精确交换,需要规则网格上的占据轨道,单凭 CHGCAR 不能重建哈密顿量。因此,普通 GGA 的“仅放线模式路径并设置 ICHARG=11”在这里不成立。应先用小型非磁性半导体练习,并明确几何来自 PBE 优化还是杂化泛函优化。

上方 HSE06 模板中,HFSCREEN=0.2 的单位为 Å⁻¹,配合 PBE 及 25% 交换形成通常使用的设置;仅打开 LHFCALC 并不代表 HSE06。示例 TIME 不是通用最佳值,振荡时需调整;不要用未正确支持此分支的 ALGO=Fast。HFSCREEN、LHFCALC

正确流程与结果解释

VASP 6.3.0 起可在 KPOINTS 保留规则自洽网格,将路径放入 KPOINTS_OPT。重启时保留兼容 WAVECAR,并核对实际读入。官方杂化能带指南建议适当处理库仑奇点,带隙体系可考虑 HFRCUT=−1,但仍须做网格收敛。杂化能带指南、HFRCUT

另一条路线是在同一显式 KPOINTS 列表中保留带权重的规则网格点,附加零权重路径点。总能量收敛不保证零权重点轨道已收敛,尤其从已经收敛的杂化 WAVECAR 重启时,须独立检查路径本征值。不能把路径都赋予正常权重,否则会改变基态积分。

读取与所选路线匹配的路径输出,使用规则网格参考对齐,另行搜索全局带边。高对称路径上看到的最小间距不一定是基本带隙。先在相同几何下比较 PBE 与 HSE,再判断是否需要区分几何影响。结果应称为广义 Kohn–Sham 带隙,不能直接等同于含激子和温度效应的实验吸收边。

检查规则网格、截断能、空带和电子收敛;若为节约成本稀疏处理交换积分,必须先做基准比较。重复路径点能量不一致或出现跳变时,应先排查计算流程。

练习:保留规则网格计算一小段杂化路径,再加密自洽网格。比较一个直接跃迁,并通过独立网格搜索比较基本带隙。若人为调整 AEXX 拟合实验,应明确称为拟合模型。

4.7.3 未执行输入与分析框架

本课输入均为未执行的教学示例,数值是待测试的起点;图为原创示意,不是实际计算结果。使用授权 VASP 和 PAW 数据,替换所有占位符,记录程序版本并自行检验收敛。

4.7.3.1 输入片段 1

GGA      = PE
LHFCALC  = .TRUE.
AEXX     = 0.25
HFSCREEN = 0.2
ALGO     = Damped
TIME     = 0.4
NSW      = 0
EDIFF    = 1E-7
ISMEAR   = 0
SIGMA    = 0.02
LWAVE    = .TRUE.
# Keep the regular SCF KPOINTS mesh. Do not set ICHARG=11.

4.7.4 衔接学习

4.7.5 技术来源