计算Raman光谱#

所需软件VASP（或其它DFT软件）+phonopy+phono3py+Phonopy-Spectroscopy

Raman 光谱与对称性分析 image1.png

SiO2的Raman光谱

分析 Gamma 点 Raman 活性模式#

分析Gamma点具有Raman活性的phonon modes（只需要phonopy）

（0）正常步骤用phonopy算完声子之后，用phonopy寻找每个mode的对称性，得到irrep.yaml文件

Phonopy的in文件如下左（注：这里的例子不是SiO2的），

Phonopy 输入设置（原图左侧）：

DIM = 3 3 1
MP = 10 10 10
TETRAHEDRON = .TRUE.
PDOS = 1, 2 3
#BAND_CONNECTION = .TRUE.
FORCE_CONSTANTS = READ
EIGENVECTORS = TRUE
# FORCE_SETS = READ
IRREPS = 0 0 0
SHOW_IRREPS = .TRUE.
# LITTLE_COGROUP = .TRUE.

irrep.yaml 输出片段（原图右侧）：

band_indices: [11, 12]
frequency: 11.2191458224
ir_label: E
characters: [[2, 0.0]]
band_indices: [13, 14]
frequency: 13.0453813557
ir_label: E
characters: [[2, 0.0]]
band_indices: [15]
frequency: 13.6819903673
ir_label: A1

irrep.yaml 示例仅展示部分输出。

得到的SiO2的irrep.yaml文件有关于每个mode的对称性信息，如上右

借助https://www.cryst.ehu.es/rep/sam.html

需要给它cif文件，可以用findsym网站。普通vaspkit或者vesta输出的P1空间群的cif不行

Raman 光谱与对称性分析 image3.png

（2）分析具有Raman活性的mode

说明有4个A1和8个E的phonon mode具有Raman活性，对应第几个mode可以结合irrep.yaml文件判断，在第二步会用到这个信息

可以用可视化网页将mode可视化

http://henriquemiranda.github.io/phononwebsite/phonon.html

计算 Raman 光谱#

前置准备#

安装anaconda3

https://blog.csdn.net/wyf2017/article/details/118676765

安装phonopy

安装完anaconda3之后，可以直接用pip命令一键安装phonopy

pip install phonopy

安装phono3py

利用conda创建一个phono3py的环境 conda create -n phono3py python=3.8

conda create -n phono3py python=3.8

激活环境 conda activate phono3py

conda activate phono3py

用conda安装phono3py conda install -c conda-forge phono3py

conda install -c conda-forge phono3py

安装phonopy-Spectroscopy

https://github.com/skelton-group/Phonopy-Spectroscopy

生成二阶与三阶力常数#

用phono3py生成计算二阶、三阶力常数的POSCAR-*

（这一步可以网上搜索具体流程）

先通过VASP和phonopy以及phono3py得到二阶和三阶力常数文件fc2.hdf5，fc3.hdf5.

并需要用phonopy得到Gamma点振动模式，mesh.yaml文件

Irreps.yaml文件，里面是每个mode的对称性。

计算 Gamma 点声子线宽#

利用phono3py软件根据二三阶力常数文件得到Gamma点的声子线宽

phono3py --dim="2 2 2" --dim_fc2="6 6 3" --fc2 --fc3 -v --br --thm --mesh="48 48 48" --write_gamma --gp=0

这里的dim=”2 2 2 “是在计算三阶力常数时的扩胞倍数，663是计算二阶力常数的扩胞倍数。原则上这两个扩胞倍数需要测试。48 48 48是q空间采样

这一步会生成一个名为kappa-m484848-g0.hdf5的文件，在后面得到Raman光谱时有用

Thermal conductivity related properties at gp-0 were written into
"kappa-m484848-g0.hdf5".
End of collection of collisions
Summary of calculation was written in "phono3py.yaml".
[time 2023-11-03 18:31:41]

生成 Raman 位移结构#

利用phonopy-raman（来自于前面安装的phonopy-Spectroscopy，可以看github网页的安装教程）生成可能具有Raman活性的mode的（在第一步分析得到）一系列POSCAR文件

phonopy-raman -d --bands="4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 17 18 20 21 22 23 25 26 27"

注意，不是所有mode都选中，多选一些也可以

VASP 静态计算与后处理#

对生成的POSCAR用VASP做静态计算，INCAR里面要设置LEPSILON = .TRUE.

每个POSCAR都在一个file开头的文件夹里面进行静态计算。

计算完成对所有OUTCAR后处理

phonopy-raman -r file*/OUTCAR

最后获得Raman的结果

phonopy-raman -p --linewidth-hdf5="kappa-m484848-g0.hdf5" --linewidth-temperature=300