DFT学习记录[6]基于 HES06的能带计算+有效质量计算

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我们之前说过，使用GGA或者PBE计算出来的带隙是和实验值有差距的，而Material Project也是用PBE进行计算的，所以这些能直接拿到数据的方式基本都与实际值有一定偏差，那我们要怎么办呢？

https://muchong.com/t-7486590-1https://muchong.com/t-7486590-1

哎，这时候就要用到HES06或者GW计算了，这两种都是使用的更加精确的计算理论与方法，能得到更加贴近实际值的结果，因为GW之前跑了很久还差点给我电脑跑烧，我们就来讲一讲HES06的流程吧。

HES06与我们讲第五节电子结构计算与光学分析的流程是基本一致的，所以建议你先把第5节看一看

DFT学习记录 $5$ 电子结构分析+光学分析https://zhuanlan.zhihu.com/p/2017688171392049394

我们依然是要进行opt结构优化，然后HES静态计算，拿到CHGCAR与WAVECAR后我们就可以进行下一步了。

首先把POSCAR,POTCAR,KPOINTS,CHGCAR,WAVECAR放到一个文件夹中，接下来运行vaspkit，先像我们在第5节一样生成一下KPATH.in，进入vaspkit进入3

python 复制代码

301) 1D Structure                                                
 302) 2D Structure                                                
 303) Bulk Structure                                              
 304) K-Path for Wannier90 Code                                   
 305) K-Path for Phonopy Code                                     
 306) K-Path for CP2K Code                                        
 309) Visualize K-Path in First Brillouin Zone    
##
常用的就是301 302 303，分别对应三个不同维度的材料，根据你的材料进行选择即可
##

生成KPATH.in之后，不要像第5节直接改名为KPOINTS哦，直接运行会报错的，我们要进一步生成HES06专用KPOINTS，打开vaspkit，进入25) Hybrid-DFT Band-Structure

python 复制代码

 ================== Hybrid-DFT Band-Structure ====================
 250) Generate KPOINTS Including Irreducible Kmesh and Band Edges 
 251) Generate KPOINTS for Hybrid Band-Structure Calculation      
 252) Band-Structure for Hybrid-DFT Calculation                   
 253) Projected Band-Structure for Selected One Atom              
 254) Projected Band-Structure for Each Element                   
 255) Sum of Projected Band-Structure for Selected Atoms          
 256) Projected Band-Structure by Element-Weights                 
 257) Sum of Projected Band for Selected Atoms and Orbitals                                                                  
 0)   Quit                                                        
 9)   Back                                                        
 ------------>>

选择251即可生成KPOINTS

最后编写一下INCAR，我让豆包加了一下注释，可以大致参考一下，编写完成后就可以开始运行了，我是R5600+5700xt，跑了大概三四个小时跑完的

python 复制代码

SYSTEM = XXX2-HSE06-band        # 任务名称：能带计算

ISTART = 1                         # 读取已有的波函数继续计算
ICHARG = 1                         # 读取已收敛的电荷密度文件

ISMEAR = 0                         # 半导体/绝缘体用高斯展宽
SIGMA = 0.01                       # 展宽系数（小值保证带边准确）

ENCUT = 400                        # 平面波截断能
EDIFF = 1E-6                       # 能量收敛精度（高精度）
NSW = 0                            # 不进行结构弛豫（静态计算）
IBRION = -1                        # 关闭离子弛豫
LORBIT = 11                        # 输出分波态密度/轨道信息（画图用）

LREAL = .FALSE.                    # 全空间实空间投影关闭（杂化必选）
NPAR = 4                           # 并行参数
PREC = Normal                      # 精度标准

# ==============================================
#  HSE06 杂化泛函标准参数
# ==============================================
LHFCALC = .TRUE.                   # 开启杂化泛函
HFSCREEN = 0.2                     #  screened 交换范围
AEXX = 0.25                        # HF交换占比 25%
AGGAC = 0.75                       # GGA相关占比 75%
PRECFOCK = Fast                    # 快速杂化计算（提速）

计算完成之后使用vaspkit的25中的 252) Band-Structure for Hybrid-DFT Calculation 即可查看计算完成后的能带图与.dat，这是我用.dat数据画出来的图（请勿直接用，如果你需要帮助可以在我的个人网站看到我的邮箱和我联系，或者直接私信）

至于空穴有效质量，只需要在这个基础上继续进行我们之前第4节的内容就够了

DFT学习记录 $4$ 电子和空穴的有效质量计算https://zhuanlan.zhihu.com/p/2005427782205843336

如果你要做DOS态密度分析的话，那基本和PBE计算没有区别，就是vaspkit多跑一下，还是继续去看第5节即可。

我在对LiAlTe2进行计算之后，发现PBE算出来的带隙宽度为2.41eV，material project里的为2.44eV，使用HES06计算出来的为3.24eV，这就和历史研究中的结果非常接近了。

对于空穴有效质量，不管是用PBE还是用HES06，结果其实都差不多，都在0.68左右，这么来看的话，泛函选择对空穴有效质量的影响还是不大的，但是对于电子有效质量，则有比较大的偏差。

光学分析的话，我个人感觉没太大必要，因为HES06计算光学的时间会比能带时间长特别特别多，不如直接PBE算然后用修正后的能带去做修正