CIFからecalj入力の作成 その2

CIFからecalj入力の作成では、結晶構造を表す標準的なファイル形式であるCIFから半自動的にecaljの結晶構造ファイル ctrls を作成する方法を書きました。しかしながら cif2cellのオプションが長すぎて明らかに暗記できないので、CIFからctrlsファイルを作成するシェルスクリプト(cif2ctrls_sh.txt)を書きました。

#!/bin/csh -f

set PREFIX=$1
cif2cell ${PREFIX}.cif -p vasp --vasp-cartesian --vasp-format=5
vasp2ctrl POSCAR
cp ctrls.POSCAR.vasp2ctrl ctrls.${PREFIX}


更に制御ファイル ctrl まで一気に作ってしまうなら、以下のようなシェルスクリプト(cif2ctrl_sh.txt)を使います。ただし ctrlgenM1.py にオプションを渡すことは出来ないので強磁性体の計算をしたい場合などは、上のスクリプトを利用してください。

#!/bin/csh -f

set PREFIX=$1
cif2cell ${PREFIX}.cif -p vasp --vasp-cartesian --vasp-format=5
vasp2ctrl POSCAR
cp ctrls.POSCAR.vasp2ctrl ctrls.${PREFIX}

ctrlgenM1.py ${PREFIX}
cp ctrlgenM1.ctrl.${PREFIX} ctrl.${PREFIX}



使い方


前提条件としてCIFからecalj入力の作成に従って cif2cell のインストールが成功していて、パスも通っている必要があります。

cif2ctrls_sh.txtcif2ctrl_sh.txtをパスの通った場所(例えば ~/bin/ など)に置いて実行権限を与えておきます。

wget -O ~/bin/cif2ctrls.sh https://blog-imgs-116.fc2.com/g/o/m/gomisai/cif2ctrls_sh.txt
wget -O ~/bin/cif2ctrl.sh https://blog-imgs-116.fc2.com/g/o/m/gomisai/cif2ctrl_sh.txt
chmod +x ~/bin/cif2ctrl.sh ~/bin/cif2ctrls.sh


シリコンのCIFファイルから制御ファイルを作って見ます。cif2cell の cifs/ ディレクトリにはいくつかのCIFが保存されています。
まず、計算を実行するフォルダに移動します。どこでも構いませんが、以下の例では ~/ecalj/project/Si-cif2ctrls/ とします。
つぎにcif2cellのディレクトリから CIF をコピーします。このときにファイル名を ecalj で使う拡張子と同じになるようにしておきます(参考: ecaljのファイル命名規則)。

cd ~/ecalj/project/Si-cif2ctrls/
cp ~/cif2cell-1.2.10/cifs/Si.cif si.cif


結晶構造ファイル ctrls を作成するには以下のようにします。
cif2ctrls.sh si


制御ファイル ctrl まで一気に作ってしまう場合は、以下のようにします。
cif2ctrl.sh si


作成された結晶構造ファイルや制御ファイルを用いて、通常通りにLDA計算やQSGW計算を行うことが出来ます。(参考: ecaljの実行手順(LDA計算), ecaljの実行手順(GW近似))

関連エントリ




参考URL




付録


このエントリで使用したファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。(参考:ねがてぃぶろぐの付録)


フィードバック



にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ

 ↑ 電子工作ブログランキング参加中です。1クリックお願いします。


コメント・トラックバックも歓迎です。 ↓      


 ↓ この記事が面白かった方は「拍手」をお願いします。

tag: ecalj CIF 

AkaiKKRで仮想結晶近似

ecaljで仮想結晶近似ecaljでB-dopedダイヤモンドでは、原子番号に小数を指定することによって合金の計算を行いました。AkaiKKR(machikaneyama)ではCPAで合金の計算が出来るので出番はなさそうだと思っていましたが、原子番号の部分に小数を指定できるということです。

bccFeX-float.png

Fig.1: 強磁性鉄中の不純物元素の磁気モーメント


AkaiKKRで不純物の磁気モーメントでは強磁性の鉄の中に、鉄のバンド構造に影響を与えないほど微量の不純物元素を導入したときの不純物元素がもつ磁気モーメントの大きさを計算しました。そして周期表でマンガンよりも左の元素では磁気モーメントが負(鉄の磁気モーメントと反並行)となり、鉄よりも右の元素では正になることが分かりました。

そこで今回は、その中間の原子番号を持つ仮想的な元素ではどうなるのかを調べるために原子番号に非整数を用いて計算を行ってみました。結果はFig.1のようになりました。非整数の原子番号を持つ仮想的な原子の磁気モーメントが、現実の物性と比較してどういう意味があるのかは分かりませんが、思った以上にきれいなトレンドを示す結果になりました。

関連エントリ




参考URL




参考文献/使用機器




フィードバック



にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ

 ↑ 電子工作ブログランキング参加中です。1クリックお願いします。


コメント・トラックバックも歓迎です。 ↓      


 ↓ この記事が面白かった方は「拍手」をお願いします。

tag: AkaiKKR machikaneyama KKR 仮想結晶近似 VCA 強磁性 

AkaiKKRで不純物の磁気モーメント

第31回のCMDワークショップAkaiKKR(machikaneyama)実習で鉄の中に不純物元素を入れたときの不純物元素の磁気モーメントの計算を行いました。CMDワークショップの時には手動で不純物元素の種類を置き換えて計算していたので、今回はシェルスクリプトを作成して自動化を行いました。

bccFeX.png

Fig.1: 強磁性鉄の中の不純物の磁気モーメント。正の値は鉄と同じ向きのモーメントを持つことを意味し、負の値は逆方向のモーメントを持つことを意味する。



入力ファイルのテンプレートとして以下を用意しました。NIMPの部分を不純物元素の原子番号に置き換えて計算します。

c----------------------Fe------------------------------------
go data/bccFeX_ATOM
c------------------------------------------------------------
c brvtyp a c/a b/a alpha beta gamma
bcc 5.27 , , , , , ,
c------------------------------------------------------------
c edelt ewidth reltyp sdftyp magtyp record
0.001 1.0 sra mjw mag 2nd
c------------------------------------------------------------
c outtyp bzqlty maxitr pmix
update 4 200 0.035
c------------------------------------------------------------
c ntyp
1
c------------------------------------------------------------
c type ncmp rmt field mxl anclr conc
Fe 2 1 0.0 2
26 100
NIMP 0
c------------------------------------------------------------
c natm
1
c------------------------------------------------------------
c atmicx(in the unit of a) atmtyp
0 0 0 Fe
c------------------------------------------------------------


元素の置き換えの部分などもろもろの処理は、以下のようなシェルスクリプトを作って行いました。
実行するには通常のAkaiKKRのディレクトリ構成に加えて前述のテンプレートファイルを置いておくためのtemplate/ディレクトリや計算結果のサマリが出力されるanalysis/ディレクトリを作っておく必要があります。

#!/bin/csh -f
setenv GFORTRAN_UNBUFFERED_ALL y

## *** プロジェクト名 ***
set PROJECT="bccFeX"

## *** 実行ファイル ***
#set EXEC="~/kkr/20170222/cpa2002v009c/specx"
set EXEC="~/kkr/cpa2002v009c/specx"

## *** 不純物 ***
set ATOM_LIST=( K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr )
set NIMP_LIST=( 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 )

#set ATOM_LIST=( K )
#set NIMP_LIST=( 19 )

## *** 計算結果の出力先 ***
if ( -e analysis/${PROJECT}.txt ) then
cat analysis/${PROJECT}.txt >> analysis/${PROJECT}.txt.back
endif
echo "ATOM NUM MOMFE MONIMP" > analysis/${PROJECT}.txt

## *** 繰り返し計算 ***
set iIMP=1
while ( ${iIMP} <= ${#NIMP_LIST} )
## 変数のセット
set ATOM=${ATOM_LIST[${iIMP}]}
set NIMP=${NIMP_LIST[${iIMP}]}

## ファイル名
set INFILE="in/${PROJECT}_${ATOM}.in"
set OUTFILE="out/${PROJECT}_${ATOM}.out"
set POTFILE="data/${PROJECT}_${ATOM}"
## テンプレートから入力ファイルを作成
sed 's/'ATOM'/'${ATOM}'/g' template/${PROJECT}_Template.in | sed 's/'NIMP'/'${NIMP}'/g' > ${INFILE}

## *** 第一原理計算 ***
## 計算回数の初期化
set num=0
## 最大計算回数
set nummax=20
## 第一原理計算
${EXEC} < ${INFILE} > ${OUTFILE}
while ( ( ! { grep -q "err= -6." ${OUTFILE} } ) && ( $num < $nummax ) )
${EXEC} < ${INFILE} > ${OUTFILE}
@ num++
end

## 磁気モーメントの読み出し
set MMOMFE=`grep "spin moment" ${OUTFILE} | sed -n 1p | awk '{print $3}'`
set MMOMIMP=`grep "spin moment" ${OUTFILE} | sed -n 2p | awk '{print $3}'`

## 結果の出力
echo ${ATOM} ${NIMP} ${MMOMFE} ${MMOMIMP} >> analysis/${PROJECT}.txt

## カウントの増加
@ iIMP++
end


計算結果が書き込まれたbccFeX.txtからgnuplotを使ってグラフを描画します。下記のgnuplotスクリプトを利用しました。

set xzeroaxis
set xlabel "Atomic Number"
set ylabel "Magnetic Moment"

plot "bccFeX.txt" u 2:($4*$3/abs($3)):xticlabels(1) w lp pt 7 not

set terminal pngcairo size 520,390
set output "bccFeX.png"
rep


関連エントリ




参考URL




付録


このエントリで使用したファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。(参考:ねがてぃぶろぐの付録)


参考文献/使用機器




フィードバック



にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ

 ↑ 電子工作ブログランキング参加中です。1クリックお願いします。


コメント・トラックバックも歓迎です。 ↓      


 ↓ この記事が面白かった方は「拍手」をお願いします。

tag: AkaiKKR machikaneyama KKR 強磁性 磁気モーメント 不純物問題 

ecaljでシリコンの電荷密度

ecaljではポスト処理として電荷密度の計算が可能です。プロットにはecaljで銅のフェルミ面で用いたxcrysdenの他にVESTAも利用できます。

2017y09m25d_222734424.png

Fig.1: シリコンの電荷密度



ecaljでシリコンのバンド構造(LDA計算)で作成したシリコンの入力ファイルを利用して、セルフコンシステント計算を行ってから、ポスト処理として以下のコマンドを実行します。

mpirun -np 2 lmf-MPIK si --density


上記のコマンドを実行すると smrho.xsf というファイルが作成されます。ecaljで銅のフェルミ面と同様にxcrysdenがインストールされていれば、以下のコマンドでxcrysdenが起動します。

xcrysden --xsf smrho.xsf


[Tool] → [Data Grid] → [OK] として Isovalue にとりあえず 0.08 を入力して [Submit] すると、シリコン原子間に異方性の強い共有結合が見えるようになります。

ecaljで銅のフェルミ面で書いたとおりxcrysdenはwindowsと相性が良くなさそうです。幸いにしてxsf形式の電荷密度はVESTAでも読み込むことが出来ます。VESTAで読み込んだ場合は、最初から等電荷密度面が表示されています。[Object] → [Properties] → [Isosurfaces...] から設定を変更することが出来ます。

関連エントリ




参考URL




フィードバック



にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ

 ↑ 電子工作ブログランキング参加中です。1クリックお願いします。


コメント・トラックバックも歓迎です。 ↓      


 ↓ この記事が面白かった方は「拍手」をお願いします。

tag: ecalj 電荷密度 xcrysden VESTA 

ecaljで銅のフェルミ面

ecaljでは、ポスト処理としてフェルミ面の描画が可能です。より具体的に言うと、xcrysdenのbxsf形式でフェルミ面のデータファイルの出力が可能です。どちらかというとecaljでフェルミ面のデータを出力するよりもxcrysdenを使うほうが面倒なのですが、今回はそのあたりについて書きます。

Screenshot from 2017-09-22 193A253A51
Fig.1: 銅のフェルミ面



Ubuntuへのxcrysdenのインストール


Ubuntuへxcrysdenをインストールするのは簡単です。apt-getからインストールできます。

sudo apt-get install xcrysden


銅のフェルミ面の計算


ecaljでフェルミ面の計算をするのは極めて簡単で、通常のLDA計算を行った後、ポスト処理として job_fermisurfaceを実行します。今回はテスト計算ということで面心立方構造の銅のフェルミ面を描いて見ます。コントロールファイル ctrl.cu~/ecalj/MATERIAL/CuMLWF からコピーしてきました。LDA計算を含めて全部書くと以下のようになります。

cp ~/ecalj/MATERIAL/CuMLWF/ctrl.cu .
lmfa cu
mpirun -np 2 lmf-MPIK cu
job_fermisurface cu -np 2 10 10 10


最後の行がフェルミ面のデータを出力するポスト処理です。最後の 10 10 10 は計算するk点メッシュの分割数です。今回はテスト計算なので小さめの値にしていますが、実際にはもっと大きな数にしたほうがよいでしょう。
fermiup.bxsf というファイルが出来ているはずです。これがフェルミ面のデータが保存されたファイルです。

xcrysdenを用いたフェルミ面の描画


bxsf形式のファイルをxcrysdenで表示する前に注意点があります。それはUbuntuサーバー上で実行したxcrysdenをsshのX転送を使ってWindows上で表示しようとするとxcrysdenが落ちる点です。とりあえず私はクライアントマシンとしてWindows上のVirtualBoxにインストールしたUbuntuの上でxcrysdenを使うことにしました。

以下のコマンドでxcrysdenにフェルミ面のデータを読み込ませることが出来ます。

xcrysden --bxsf fermiup.bxsf


コマンドを打ち込むとxcrysdenのロゴとともに"Specify the Fermi Energy:"というダイアログが表示されます。値はあとから変更できるので、そのままOKをクリックします。

Screenshot from 2017-09-22 193A243A06

Screenshot from 2017-09-22 193A243A46
Fig.2-3: xcrysdenのロゴとフェルミエネルギー指定ダイアログ。値は気にせずOKをクリックする。


次にBARGraphとSelect bandsのウインドウが表示されます。BARGraphウインドウでは、1番から7番のバンドがどのエネルギー幅を持っているのかを示しています。水平な赤の破線で示されているのがフェルミエネルギー(E=0)です。フェルミエネルギーを横切っているバンドは6番だけです。従ってSelect bandsのBand number:6にだけチェックを入れてSelectedをクリックします。(フェルミエネルギーを横切るバンドが複数ある場合は、複数チェックを入れます。)

Screenshot from 2017-09-22 193A253A21

Screenshot from 2017-09-22 193A253A07
Fig.4-5: 1~7番の各バンドのエネルギー範囲と表示するバンドを選択するダイアログ。今回はフェルミエネルギーを横切っているのが6番だけなので6番だけを選択する。


するとフェルミ面が描画されます。Degree of Interpolationの値を大きくしてsubmitをクリックするとフェルミ面の表面が多少滑らかになります。

右下の薄ピンクの背景の部分に-0.026と書かれています。これが現在プロットされているフェルミエネルギーの値です。本来ゼロですが、若干ずれています。この値を変更することによって、フェルミエネルギー以外のエネルギーに対する波数空間での等エネルギー面をプロットすることが出来ます。

関連エントリ




参考URL




フィードバック



にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ

 ↑ 電子工作ブログランキング参加中です。1クリックお願いします。


コメント・トラックバックも歓迎です。 ↓      


 ↓ この記事が面白かった方は「拍手」をお願いします。

tag: ecalj フェルミ面 xcrysden 

CIFからecalj入力の作成

ecaljの入力ファイル作成は手動でやってもかなり簡単ですが、更に簡単な方法としてCIFファイルから半自動的に生成する方法もあります。具体的にはCIFから cif2cell を使ってvasp形式のファイルを作成し、そのvasp形式のファイルからecaljの入力ファイルを作成するという方法です。

stSrTiO3.png

Fig.1: SrTiO3の結晶構造。簡単すぎることも複雑すぎることもなく、例題として扱うのに丁度いい結晶。


今回は正方晶(tetragonal)のSrTiO3を例に入力ファイルを作成します。cif2cellがインストールしてあれば、以下の手順で作成できます。

cif2cell srtio3.cif -p vasp --vasp-cartesian --vasp-format=5
vasp2ctrl POSCAR
mv ctrls.POSCAR.vasp2ctrl ctrls.srtio3



ecaljの入力ファイル


ecaljには、結晶構造ファイル ctrls.* からコントロールファイル ctrl.* を半自動的に生成するスクリプト ctrlgenM1.py が付属しています。従って、コントロールファイル ctrl.* がecaljの実質的な入力ファイルでありながら、ユーザーは結晶構造ファイル ctrls.* さえ作ればよいので簡単です。(参考: ecaljの実行手順(LDA計算))

結晶構造ファイルの中身はシンプルなので、人間が手動で作成してもたいした手間ではありませんが、ケアレスミスの可能性もあるので、自動化できるに越したことはありません。そこで今回は、結晶構造を記述するファイル形式として有名なCIFから結晶構造ファイル ctrls.* を半自動的に生成する方法について書きます。
対象にした結晶は、正方晶(tetragonal)の SrTiO3 です。この結晶構造ファイルは Crystallography Open Databaseからダウンロードすることが出来ます。このCIFをVESTAで描画したのがFig.1です。

cif2cellのインストール


SourceForgeからcif2cellをダウンロードし、ホームディレクトリに置きます。私がダウンロードした時点での最新版は cif2cell-1.2.10.tar.gz でした。これを展開します。

tar xzvf cif2cell-1.2.10.tar.gz


展開されたディレクトリへ移動し、インストールを行います。

cd cif2cell-1.2.10/
sudo python setup.py install


更に .bashrc に以下を追記してパスを設定しておきます。

export PATH=$PATH:$HOME/cif2cell-1.2.10


追記したら .bashrc を再読み込みさせます。

source .bashrc


cifから結晶構造ファイル ctrls.* の作成


まずcif形式のファイルを用意します。今回はCrystallography Open Databaseからダウンロードします。

wget http://www.crystallography.net/cod/cif/9/00/28/9002806.cif


次に cif2cell を用いてcif形式からvasp形式のファイルを作成します。

cif2cell 9002806.cif -p vasp --vasp-cartesian --vasp-format=5


このとき私の環境では、以下のような警告が出ますが、無視して進めます。

***Warning : Site occupancies not found, assuming all occupancies = 1.


すると POSCAR というファイルが出来ています。このファイルからecaljの結晶構造ファイルを作ります。

vasp2ctrl POSCAR


結晶構造ファイル ctrls.POSCAR.vasp2ctrl が出来ているはずです。 vasp2ctrl という名前ですが、作成されるのはコントロールファイル ctrl.* では無く、結晶構造ファイル ctrls.* です。

ecaljで強磁性鉄のスピン分極計算ecaljで反強磁性NiOなどの場合は ctrls.POSCAR.vasp2ctrl を基にして磁性の設定のための編集が必要になりますが、今回は単純に名前だけ変更します。

mv ctrls.POSCAR.vasp2ctrl ctrls.srtio3


あとは通常通りにLDA計算を行うだけです。

ctrlgenM1.py srtio3
cp ctrlgenM1.ctrl.srtio3 ctrl.srtio3
lmfa srtio3
mpirun -np 2 lmf-MPIK srtio3


関連エントリ




参考URL




フィードバック



にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ

 ↑ 電子工作ブログランキング参加中です。1クリックお願いします。


コメント・トラックバックも歓迎です。 ↓      


 ↓ この記事が面白かった方は「拍手」をお願いします。

tag: ecalj CIF 

FC2カウンター
カテゴリ
ユーザータグ

LTspiceAkaiKKRmachikaneyamaScilabKKRPSoC強磁性OPアンプPICCPA常微分方程式モンテカルロ解析ecaljodeトランジスタ状態密度インターフェースDOS定電流スイッチング回路PDS5022半導体シェルスクリプトレベルシフト乱数HP6632AR6452AI2C可変抵抗分散関係トランジスタ技術ブレッドボード温度解析反強磁性確率論バンドギャップセミナー数値積分熱設計非線形方程式ソルババンド構造絶縁偏微分方程式ISO-I2CLM358フォトカプラ三端子レギュレータカオスLEDシュミットトリガGW近似A/Dコンバータ発振回路PC817C直流動作点解析USBマフィンティン半径数値微分アナログスイッチTL43174HC4053カレントミラーサーボ量子力学単振り子チョッパアンプ補間2ちゃんねる開発環境bzqltyFFT電子負荷LDAイジング模型BSch基本並進ベクトルブラべ格子パラメトリック解析標準ロジックアセンブラ繰り返し六方最密充填構造SMPコバルトewidthFET仮想結晶近似QSGW不規則合金VCAMaximaGGA熱伝導cygwinスレーターポーリング曲線キュリー温度スイッチト・キャパシタ失敗談ランダムウォークgfortran抵抗相対論位相図スピン軌道相互作用VESTA状態方程式TLP621ラプラス方程式TLP552条件分岐NE555LM555TLP521マントル詰め回路MCUテスタFXA-7020ZR三角波過渡解析ガイガー管自動計測QNAPUPSWriter509ダイヤモンドデータロガー格子比熱熱力学awkブラウン運動起電力スーパーセル差し込みグラフ第一原理計算フェルミ面fsolveCIFxcrysden最大値最小値ubuntu最適化平均場近似OpenMPシュレディンガー方程式固有値問題井戸型ポテンシャル2SC1815TeX結晶磁気異方性OPA2277非線型方程式ソルバフラクタルFSM固定スピンモーメントc/agnuplotPGA全エネルギーfccマンデルブロ集合縮退正規分布キーボード初期値interp1multiplotフィルタ面心立方構造ウィグナーザイツ胞L10構造半金属二相共存ZnOウルツ鉱構造BaOSIC重積分磁気モーメント電荷密度化学反応クーロン散乱岩塩構造CapSenseノコギリ波デバイ模型ハーフメタルRealforceフォノンquantumESPRESSOルチル構造スワップ領域リジッドバンド模型edelt合金等高線凡例軸ラベル線種シンボルトラックボールグラフの分割MAS830LPIC16F785トランス入出力CK1026PC直流解析パラメータ・モデル等価回路モデル不規則局所モーメント関数フィッティング日本語ヒストグラムTS-112ExcelGimp円周率TS-110LMC662片対数グラフ三次元specx.fifortUbuntu文字列疎行列不純物問題ジバニャン方程式ヒストグラム確率論マテリアルデザインP-10境界条件連立一次方程式AACircuit熱拡散方程式HiLAPW両対数グラフ陰解法MBEナイキスト線図負帰還安定性Crank-Nicolson法EAGLE最小二乗法

最新コメント
リンク

にほんブログ村 その他趣味ブログ 電子工作へ