第一性原理||计算频率相关的介电性能

Answer 1

在交变电场中，介质中的松弛极化现象由内部转向极化跟不上高频电场变化引起，导致介电常数ε(ω)成为复数，表示为ε(ω)=ε1(ω)+ iε2(ω)，其中ε1(ω)与ε2(ω)分别为实部与虚部，ω为光子频率。

频率相关的线性光学性质是指光波入射到晶体时，与晶体介质交互作用所产生的特性，如折射率n(ω)、消光系数k(ω)、光吸收系数α(ω)、能量损失谱L(ω)与反射率R(ω)等。这些性质可以通过复介电函数ε1(ω)和ε2(ω)来计算得出。

光学性质与介电函数紧密相关，目前可以使用第一性原理计算频率相关的介电常数。具体步骤如下（不考虑局域场效应）：首先优化结构得到CONTCAR；接着，以CONTCAR作为POSCAR，进行静态自洽计算得到WAVECAR；然后，将WAVECAR与计算输入文件放在同一目录下，并在INCAR中设置LOPTICS = .TRUE.、CSHIFT = 0.1、NCORE = 2000和增加NBAND值（一般取默认值的2~3倍）；计算结束后，将获得介电常数矩阵。

完成计算后，可以使用vaspkit结合VASP计算来处理数据并得到光学性质，具体操作可参考vaspkit/Tutorials/Optic Properties。此过程包括运行vaspkit，选择711，生成折射系数REFRACTIVE.dat、消光系数EXTINCTION.dat、光吸收系数ABSORB.dat、能量损失谱ENERGYLOSSSPECTRUM.dat与反射系数REFLECTIVITY.dat等文件。