第一性原理||计算频率相关的介电性能

在交变电场中，如果介质中存在松弛极化，这是由材料内部的各种转向极化跟不上外高频电场变化而引起的各种弛豫极化所致的，导致介电常数为一个复数，记作ε(ω)，其表达式为：

ε(ω)=ε₁(ω)+ iε₂(ω)

其中ε₁(ω)和ε₂(ω)是介电常数的实部和虚部，ω是光子频率。

频率相关的线性光学性质是指光波入射到晶体中时，与晶体介质相互作用产生的一系列性质，光波频率无变化的那些性质称为线性光学性质，例如：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)，反射率R(ω)。这些线性光学性质可由复介电函数ε₁(ω)和ε₂(ω)得到，也可从文末获取： 

由此可见，光学性质和介电函数息息相关。目前可以运用第一性原理计算频率相关的介电常数，下面进行简单的说明。具体操作详见vasp官网，步骤如下（不考虑局域场效应）

01

优化结构

优化结构得到CONTCAR；

02

静态自洽计算

将上一步的CONTCAR作为POSCAR，进行静态计算得到WAVECAR；

03

介电常数计算

将上一步得到的WAVECAR和计算输入文件放在同一目录下，并且在INCAR中设置参数：

LOPTICS = .TRUE. CSHIFT = 0.1, NCORE = 2000, 同时增加NBAND的值(一般取默认值的2~3倍)

计算结束后会介电常数矩阵部分。

04

数据处理

现在一般都是用vaspkit结合VASP计算来得到光学性质，具体可参考下方链接

vaspkit/Tutorials/Optic Properties，其操作为：

运行vaspkit，选择711，生成光学性质相关的文件，具体包含：

*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，

*反射系数：REFLECTIVITY.dat，。

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