Effective Mass Calculator 使用教程

1. 项目介绍

Effective Mass Calculator（EMC）是一个用于计算半导体有效质量的开源工具。该工具通过使用有限差分方法，可以在能带极值处计算出电子的有效质量。目前，EMC支持CRYSTAL、VASP、CASTEP等软件，并且未来将支持Quantum Espresso。

有效质量（m*）的定义为： [ m^* = \frac{\hbar^2}{\frac{\partial^2 E_n(k)}{\partial k^2}} ] 其中，( x, y, z ) 是倒易空间中的方向，( E_n(k) ) 是第n个电子能带的色散关系。

EMC的代码包括FORTRAN和Python两个版本，本文档将以Python版本为例进行介绍。

2. 项目快速启动

在开始之前，请确保您的系统中已安装Python环境。

安装

将EMC.py脚本文件放置在您的路径中，并确保它具有可执行权限：

chmod +x ./emc.py

使用

创建一个输入文件，例如input_file，其内容格式如下：

0.000 0.000 0.000
! K-POINT in the reciprocal crystal coord. (3 floats)
0.01
! step size in 1/Bohr units (1 float)
81
! band number, (1 integer)
V
! program identifier (1 char)
6.291999817  0.000000000  0.000000000
! direct lattice vectors in Bohr (3 floats)
0.755765092  7.652872670  0.000000000
! direct lattice vectors in Bohr (3 floats)
0.462692761  3.245907103 14.032346772
! direct lattice vectors in Bohr (3 floats)

运行以下命令来生成k点网格：

./emc.py input_file

接下来，根据您的计算软件（如CRYSTAL、VASP或CASTEP）进行相应的非自洽场计算。

最后，使用生成的EIGENVAL文件来计算有效质量：

./emc.py input_file EIGENVAL_file

3. 应用案例和最佳实践

应用案例

• 计算特定半导体材料在特定能带处的有效质量。
• 分析能带的各向异性。

最佳实践

• 在进行计算前，确保输入文件中的参数正确无误。
• 对于不同的计算软件，按照各自的要求准备输入文件和计算后的EIGENVAL文件。

4. 典型生态项目

目前，EMC项目在GitHub上已经拥有一定数量的分支和贡献者，以下是一些典型的生态项目：

• 使用EMC进行材料特性分析的学术论文。
• 针对特定计算软件的EMC扩展模块。

以上教程旨在帮助您快速上手EMC项目，如需更多信息，请参考项目官方文档。