ecaljでGaAsとスピン軌道相互作用

AkaiKKRで鉛の相対論計算で書いた通りスピン軌道相互作用の有無で結晶のバンド構造は変化します。ecaljのマニュアルにはGaAsを例として、スピン軌道相互作用を含まない計算を行った後から摂動としてスピン軌道相互作用の効果を取り込む方法が書かれているので、今回はこれを実行しました。

001_20150927033607760.png

Fig.1: GaAsのバンド構造(GW近似, スピン軌道相互作用あり)

002_20150927033607397.png

Fig.2: GaAsのバンド構造(GW近似, スピン軌道相互作用なし)


計算の手順


まず通常の手順でLDA計算やGW近似計算を行います。(参考: ecaljの実行手順(LDA計算), ecaljの実行手順(GW近似))

次に新しくディレクトリを作成し、そこへ以下の2つ(GW近似計算場合は4つ)のファイルをコピーします。
  • ctrl.gaas
  • rst.gaas
  • (sigm.gaas)
  • (QGpsi)

更に、コピーした ctrl.gaas のパラメータを下記のように変更します。
  • nspin=2
  • so=1
  • Q=band

該当箇所は以下のようになります。
% const pwemax=3 nk1=4 nk2=4 nk3=4 nit=30  gmax=12  nspin=2 metal=3 so=1 xcfun=1 ssig=1.0

Q=band # (this is quit switch if you like to add)

Q=bandはデフォルトでコメントアウトされているので、コメントアウトを外します。

この状態で再び lmf を実行します。
lmf gaas

その後、通常通り job_band を実行すれば、スピン軌道相互作用を含むバンド図を描くことができます。

スピン軌道相互作用とバンド構造


AkaiKKRで鉛の相対論計算で書いた通り、相対論の効果によりバンドの縮退が解けます。

003_20150927033607045.png

Fig.3: GaAsのバンド構造(LDA, スピン軌道相互作用あり)

004_20150927033606869.png

Fig.4: GaAsのバンド構造(LDA, スピン軌道相互作用なし)


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tag: ecalj スピン軌道相互作用 相対論 半導体 GW近似 

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