声子谱的计算方法

A. Castep 与 vasp+phonopy 声子谱计算

本文将比较Materials Studio中Castep模块和基于VASP+Phonopy的声子谱计算，分别使用有限差分法(Finite difference method)和密度泛函微扰理论(DFPT)。

Castep声子谱计算示例

以Ge和Fe为例，Castep通过线性响应法或DFPT，首先对Ge单胞结构进行优化，导入结构并转化为原胞，然后在CASTEP模块中进行几何优化和单点能量计算。计算结果产生GePhononDisp.castep和GePhononDOS.castep，用于绘制声子散射图和态密度图，显示声子的能量依赖于q向量的关系。

VASP+Phonopy方法

对于铁磁性材料，如铁，使用Phonopy进行有限位移法计算。首先安装Phonopy，通过Anaconda简化安装过程。然后准备原始单元胞、扩展单元胞，进行力常数计算，并用VASP生成FORCE_CONSTANTS文件。Phonopy后处理步骤包括收集力常数，生成声子相关的输出文件，如声子谱和态密度信息。

• 结构优化与扩展


• 力常数计算与收集


• Phonopy后处理，包括频谱和态密度的生成


• 热力学属性如热容的计算

无论哪种方法，计算结果的精度可以通过调整计算参数和增加k点网格来提高，与实验数据对比有助于评估计算方法的准确性。