【软件实操手册VASP】VASP+wannier90能带

第一性原理计算（代表性软件VASP）是微观上得到材料电子、磁学、光电、输运等性质的重要方法，而紧束缚模型对于从物理原理上理解这些性质尤其重要。第一性原理计算不需要经验参数，而紧束缚模型中的在位能和跳跃积分需要进行合适的选择才能与特定的材料体系对应上。Wannier90提供了联系第一性原理计算和紧束缚模型的手段，其根据第一性原理计算得到紧束缚模型中所需的参数。这里，我们将介绍如何利用VASP和Wannier90得到紧束缚模型中的参数。

需要的文件：POSCAR、INCAR、KPOINTS、POTCAR、wannier90.win

基本思路：1）VASP自洽计算→得到波函数，并输出wannier90.amn、wannier90.mmn、wannier90.eig 文件；2）Wannier90独立计算→读取上述文件，进行最大局域化，输出拟合的能带。

一、自洽计算（产生波函数）

在普通的VASP计算的基础上，进行自洽计算。此时的 INCAR 要加上 Wannier90 相关参数。

INCAR示例：

SYSTEM = nameISTART = 1ICHARG = 1ENCUT = 500EDIFF = 1e-5NELM = 200NELMIN = 5IBRION = 2ISMEAR = 0SIGMA = 0.05PREC = AccurateLMAXMIX = 4GGA_COMPAT = .FALSE.LORBIT=11RWIGS = 1.217  1.535  1.625NBANDS = 160  #必须 ≥ num_wann，建议多 10~20%LWANNIER90 = .TRUE.   # 关键：开启 Wannier90 接口 LWRITE_MMN_AMN = .TRUE.ISYM = -1   # 推荐关闭对称性，避免投影矩阵退化LREAL = .FALSE.    # 必须关闭，Wannier90 需要实数空间波函数

wannier90.win（初始版本）：

此时只需要写好基本信息和投影子，不需要 bands_plot（那是最后一步的事）。但VASP会自动生成一个wannier90.win文件，包含unit_cell_cart和atoms_frac。

推荐：先写好带投影子但没有坐标的.win，让 VASP 补全坐标。

num_bands =    160  ! set to NBANDS by VASPnum_wann = 80write_hr = Twrite_hr_diag = T! use_bloch_phases = T! spinors = .true.Begin ProjectionsGe:px,py,pzTe:px,py,pzZr:dz2,dxz,dyz,dx2-y2,dxyEnd Projections

运行VASP：实际上就是VASP自洽计算，加入了输出wannier90所需文件的参数。

二、Wannier90 独立计算

自洽结束后会输出wannier90.amn、wannier90.mmn、wannier90.eig，并且在wannier90.win文件中新增unit_cell_cart和atoms_frac等结构信息。现在需要修改 wannier90.win，加入能带计算相关参数。

修改后的 wannier90.win：

num_bands =160! set to NBANDS by VASPnum_wann = 80write_hr = Twrite_hr_diag = T! use_bloch_phases = T! spinors = .true.Begin ProjectionsGe:px,py,pzTe:px,py,pzZr:dz2,dxz,dyz,dx2-y2,dxyEnd Projectionsguiding_centres=truedis_conv_tol = 1.0E-14dis_num_iter=15000!num_iter=0iprint=2!min of outer windowdis_win_min= -0.92689815!dis_win_max= 2.5 bands_plot = truebands_num_points = 50bands_plot_format gnuplot xmgracebegin kpoint_pathG 0.0 0.0 0.0   X 0.5 0.0 0.0X 0.5 0.0 0.0   U 0.5 0.0 0.5U 0.5 0.0 0.5   Z 0.0 0.0 0.5Z 0.0 0.0 0.5   G 0.0 0.0 0.0G 0.0 0.0 0.0   Y 0.0 0.5 0.0Y 0.0 0.5 0.0   V 0.5 0.5 0.0V 0.5 0.5 0.0   R 0.5 0.5 0.5R 0.5 0.5 0.5   T 0.0 0.5 0.5T 0.0 0.5 0.5   Y 0.0 0.5 0.0end kpoint_pathbegin unit_cell_cart4.0308862  0.0000000   0.00000000.0000000  11.1486959  0.00000000.0000000  0.0000000   16.7020683end unit_cell_cartbegin atoms_cart...end atoms_cartmp_grid = 15  7  5begin kpoints...end kpoints

运行Wannier90，wannier90.x

输出文件：

wannier90_band.dat：拟合的能带数据

wannier90.wout：计算日志，包含各类检查信息

wannier90_hr.dat：包含各轨道的在位能和轨道之间的跳跃积分

wannier90_centres.xyz：Wannier 函数中心位置（可用 VESTA 查看）

注意：

wannier轨道数量num_wann是根据选择投影的哪些轨道和原子数量决定的
拟合能量窗口最小能量dis_win_min是根据VASP计算出的费米能量和能带确定的，要注意的是这个能量是绝对能量，即能带上的能量减去DOSCAR中的费米能量。

本篇【软件实操手册VASP】教程非常适合硕博日常科研使用，建议收藏保存。

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