AkaiKKRで固定スピンモーメント計算

AkaiKKR(machikaneyama)では固定スピンモーメント(fsm)計算を行うことができます。今回は体心立方構造(bcc)鉄のスピンモーメントを変化させながら、全エネルギーと状態密度を計算しました。

001_20150914155956606.gif
Fig.1: スピンモーメントの大きさを変化させたときのbcc鉄の状態密度の変化。緑で示したときが磁気モーメントが2.2μBの場合で、エネルギー的に最安定。



固定スピンモーメント計算


AkaiKKR(machikaneyama)ではmagtypをmagとしてgo計算を行うと自動的に強磁性の安定な状態が(強磁性の解が存在すれば)計算されます。例えば体心立方構造(bcc)の鉄の計算を行うと、スピンモーメントM=2.17μBという値が自動的に得られます。

これに対して、スピンモーメントを指定して計算する方法をfixed spn moment(固定スピンモーメント: fsm)計算と呼びます。AkaiKKRのソースコードやInstalling and Running AKAIKKR (PDF)等を見るに、fsm計算は実行可能な感触を受けていたのですが、私の記憶が確かなら、以前のバージョンでは上手く行かなかったように思います。このエントリを書いている段階での最新版であるAugust 26, 2015では、計算できるようになっていたので報告します。

計算手法


Installing and Running AKAIKKR (PDF)には以下のようにあります。

If the calculational mode is set to fsm (ids = 5) then the value for the fixed spin has to be given at the end of the input file.

そこで、計算の種類をgoからfsmに変更し、ファイルの末尾に指定するスピンモーメントを入力したインプットファイルを以下のように準備しました。

c----------------------Fe------------------------------------
fsm data/fefsm
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 8 200 0.035
c------------------------------------------------------------
c ntyp
1
c------------------------------------------------------------
c type ncmp rmt field mxl anclr conc
Fe 1 1 0.0 2
26 100
c------------------------------------------------------------
c natm
1
c------------------------------------------------------------
c atmicx(in the unit of a) atmtyp
0 0 0 Fe
c------------------------------------------------------------
c moment
2.2
c------------------------------------------------------------


通常のgo計算と同様にfsm計算で得られたポテンシャルファイルを利用してdos計算やspc計算を行えば、スピンモーメントを指定した状態密度やバンド構造が計算できるようです。今回はシェルスクリプトを作成して、スピンモーメントを0(つまり非磁性)から2.5まで0.1ずつ変化させたときの全エネルギーと状態密度を計算しました。

#!/bin/csh -f

## *** フォルダ構造 ***
## FeFSM/─┬─analysis/─FeFSM.plt
## ├─in/
## ├─out/
## ├─data/
## ├─template/─FeFSM.in
## └─FeFSM.sh

## *** スピンモーメント ***
set SPIN_LIST=( 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 )

## *** 保存先のファイルが存在していたら削除 ***
rm -f analysis/FeFSM.txt

## *** スピンモーメントごとに計算 ***
foreach SPIN ( ${SPIN_LIST} )
## テンプレートから入力ファイルを作成
sed 's/'SPIN'/'${SPIN}'/g' template/FeFSM.in > in/FeFSM_${SPIN}.in
## 第一原理計算
specx < in/FeFSM_${SPIN}.in > out/FeFSM_${SPIN}.out
## 計算結果の保存
tail -n 2 data/fefsm-${SPIN}.info | sed '$d' >> analysis/FeFSM.txt
end


結果


冒頭に示したFig.1がスピンモーメントを変化させた際の状態密度の変化です。緑のときがM=2.2で実験値に最も近いときの状態密度です。スピンモーメントとは、つまるところ、upスピンとdownスピンの電子の個数の差なので、スピンモーメントが大きくなるにつれてupスピンの状態密度は低エネルギー側へ、downスピンの状態密度は高エネルギー側へ移動していきます。

002_201509141559564ea.png
Fig.2: スピンモーメントと全エネルギーの関係


Fig.2に示したのは、スピンモーメントに対する全エネルギーの変化をプロットしたものです。実験値に最も近いM=2.2μBで全エネルギーが最低になっていることがわかります。

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 FSM 固定スピンモーメント 強磁性 状態密度 DOS 

FC2カウンター
カテゴリ
ユーザータグ

LTspiceAkaiKKRmachikaneyamaScilabKKRPSoC強磁性CPAPICOPアンプecalj状態密度モンテカルロ解析常微分方程式odeトランジスタインターフェースDOSスイッチング回路定電流PDS5022分散関係半導体シェルスクリプトレベルシフト乱数HP6632AR6452Aブレッドボード温度解析トランジスタ技術可変抵抗I2Cバンドギャップ数値積分セミナー確率論反強磁性バンド構造偏微分方程式非線形方程式ソルバ絶縁熱設計A/DコンバータシュミットトリガPWscfマフィンティン半径フォトカプラ三端子レギュレータLM358カオスGW近似LEDISO-I2C補間74HC4053TL431アナログスイッチサーボ数値微分発振回路カレントミラーPC817CUSB直流動作点解析標準ロジックアセンブラVESTAbzqlty電子負荷パラメトリック解析2ちゃんねるチョッパアンプ単振り子量子力学BSch開発環境トレーナーバトルFFTスーパーリーグ基本並進ベクトルブラべ格子LDAイジング模型ポケモンGOQuantumESPRESSOキュリー温度Quantum_ESPRESSO仮想結晶近似Maxima六方最密充填構造熱伝導スピン軌道相互作用抵抗失敗談相対論GGA繰り返しラプラス方程式VCAコバルトgfortran状態方程式不規則合金スイッチト・キャパシタTLP621ランダムウォークQSGWFETewidth最適化位相図SMPcygwinスレーターポーリング曲線シュレディンガー方程式固有値問題条件分岐Writer509awkデータロガーマントル自動計測ガイガー管詰め回路MCU三角波ダイヤモンド過渡解析ハーフメタルubuntu格子比熱UPSQNAPFXA-7020ZR井戸型ポテンシャルテスタ熱力学LM555平均場近似UbuntuNE555最大値第一原理計算最小値TLP521フェルミ面ZnOCIF差し込みグラフ起電力ゼーベック係数TLP552fsolveスーパーセルブラウン運動OpenMPxcrysden不純物問題擬ポテンシャルハイパーリーグgnuplotc/a全エネルギー状態図multiplot合金P-10磁気モーメントcif2cellPWgui半金属BaOOPA2277ウルツ鉱構造edelt2SC1815リジッドバンド模型ナイキスト線図岩塩構造スワップ領域PGA二相共存重積分ノコギリ波ルチル構造CapSenseSICデバイ模型quantumESPRESSOフィルタフォノン電荷密度Excel円周率初期値ヒストグラムGimpシンボル凡例線種interp1不規則局所モーメントウィグナーザイツ胞縮退疎行列文字列PvP入出力軸ラベルグラフの分割specx.fifort正規分布マテリアルデザインヒストグラム確率論等高線ジバニャン方程式境界条件連立一次方程式両対数グラフ片対数グラフHiLAPW熱拡散方程式Crank-Nicolson法陰解法化学反応三次元トラックボールMAS830LCK1026PC直流解析TS-112TS-110トランスPIC16F785MBEEAGLEAACircuit固定スピンモーメントLMC662FSM等価回路モデルパラメータ・モデルフラクタルマンデルブロ集合L10構造fcc面心立方構造クーロン散乱キーボードRealforce最小二乗法日本語関数フィッティングTeX非線型方程式ソルバ結晶磁気異方性負帰還安定性

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