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理論到實(shí)踐：VASP+Phono3py計(jì)算Phonon Lifetime

來(lái)源：科學(xué)10分鐘時(shí)間：2021-08-17 21:20:04 瀏覽：5428次

在本文中，我們將介紹利用多體微擾理論計(jì)算聲子壽命與頻率的關(guān)系。聲子壽命可由聲子自能的虛部計(jì)算，將晶體勢(shì)能對(duì)原子位移做泰勒展開(kāi)。利用其非諧性的三階系數(shù)（非諧部分的最低階系數(shù)）就可以計(jì)算聲子自能的虛部。晶體勢(shì)能哈密頓量的泰勒展開(kāi)式可以寫(xiě)成：

原子的位移操作符可以寫(xiě)成：

哈密頓量的三階項(xiàng)可以用聲子生成和湮滅算符表示為：

根據(jù)費(fèi)米黃金定律,聲子自能的虛部可以通過(guò)以上三階項(xiàng)得到，并寫(xiě)成以下形式。

其中聲子的占據(jù)數(shù)為：

因此可以獲得聲子的線(xiàn)寬2Γ_λ(ω)，從而獲得聲子的壽命：

現(xiàn)在我們簡(jiǎn)單理了一遍聲子的壽命怎么來(lái)的之后，我們可以通過(guò)程序VASP+Phono3py計(jì)算來(lái)計(jì)算聲子的壽命：

第一步用phono3py對(duì)單包進(jìn)行擴(kuò)胞并產(chǎn)生位移：

phono3py -d --dim="3 3 1" -c POSCAR-unitcell

第二步通過(guò)VASP設(shè)置IBRON=-1不讓離子移動(dòng)，計(jì)算每個(gè)隨機(jī)生成的位移模型的力張量。

計(jì)算完畢后提取三階力常數(shù)：

phono3py --cf3disp-{00001..00550}/vasprun.xml

創(chuàng)建三階（非諧）力常數(shù)和二階（諧）力常數(shù)的hdf5文件，fc2.hdf5、 fc3.hdf5：

phono3py --dim="3 3 1"-c POSCAR-unitcell

計(jì)算聲子壽命：

phono3py --fc3 --fc2--dim="1 1 1" --mesh="19 19 1" -c POSCAR-unitcell --br

得到的kappa-m19191.hdf5文件，用以下命令處理可得聲子壽命隨頻率的分布圖：

phono3py-kdeplot kappa-m19191.hdf5

圖片的格式可以根據(jù)官網(wǎng)phono3py-kdeplot一些選項(xiàng)自己調(diào)整。

Reference：

[1]phono3py官網(wǎng)：http://phonopy.github.io/phono3py/install.html

[2]Togo, Atsushi; Chaput, Laurent; Tanaka,Isao (2015). Distributions of phonon lifetimes in Brillouin zones. PhysicalReview B, 91(9), 094306–. doi:10.1103/physrevb.91.094306.

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