涵盖多种功能，龙讯旷腾Module第六期：输运性质

news2024/11/25 18:32:33

Module是什么

在PWmat的基础功能上，我们针对用户的使用需求开发了一些顶层模块（Module）。这些Module中的一部分是与已有的优秀工具的接口，一部分是以PWmat的计算结果为基础得到实际需要的物理量，一部分则是为特定的计算需求而设计的计算流程。这些Module涵盖了物质结构、基础性质、针对大体系的计算以及机器学习力场等，功能全面、操作方便。今天聊聊Module之输运性质。

Part.1 热电输运

Boltzwann和BoltzTrap是两款优秀的计算输运性质的软件包。它们都是基于Boltzmann输运方程，结合弛豫时间近似，在半经典的框架下计算输运性质。计算范围包括但不限于（电子）热导率，电导率，和Seeback系数等热电性质。如果需要计算晶格热导率，请使用PWphono3py的模块。以下模块提供的是PWmat与两个软件包的接口，PWmat仅作为电子结构的计算器。

1. Boltzwann：与Boltzwann的接口，可以计算热输运性质，比如热导、电导、塞贝克系数等

需要依靠Wannier90插值获得致密的k点的本征值。

2. BoltzTraP：与Boltztrap的接口，可以计算热输运性质，比如热导、电导、塞贝克系数等

需要ASE接口，操作更便捷。

Part.2 有效质量

3. Effective mass calculation：计算载流子的有效质量

该模块是PWmat和EMC（有效质量计算器）之间的接口。EMC使用有限差分法（而不是频带拟合法）来计算频带极值处的有效质量。该程序有两个版本：用FORTRAN和Python编写。结合形变势理论可以获得弛豫时间。获得弛豫时间后可以带入上述①和②求电导率。也可以自己带入公式求得载流子迁移率（必要时，需要光学支的电声耦合）。

Part.3 结合分子动力学计算电导率

4. Electrical conductivity：使用Kubo-Green wood公式计算电导率

在（准）非晶体系中，由于不存在“原胞”的概念，电子的平均自由程不满足Boltzmann方程的条件。Kubo-Green Wood公式则是更一般化的方法。类似的思路也可以用来求液体/非晶的热导率。（Phys. Rev. B 96, 020302(R)）

Part.4 Hall Effect

以下模块介绍了如何计算反常霍尔效应和自旋霍尔效应。霍尔效应是最常见的输运现象，在制作磁传感器以及测定载流子种类等方面都有着重要的作用。要计算反常霍尔效应和自旋霍尔效应都需要布里渊区内致密的k点及其对应的本征值。为此，我们将提供两种插值方案。⑤中是使用Wannier90进行插值的案例。⑥和⑦中则展示了如何使用我们自主研发的二阶插值手段。

5. Anomalous Hall Conductivity（AHC）calculation：使用pwmat+wannier90计算反常霍尔电导

6. Anomalous Hall Conductivity（new interpolation method）：使用二阶插值方法计算反常霍尔电导

7. Spin Hall Effect（SHC）：算自旋霍尔电导