銅(111)表面

ここではPBEで最適化したバルクの格子定数を用いて作成した6原子層から成る銅(111)表面のSCF計算とバンド計算の例を示す。
スラブの構造(原子位置)は例えばslabgenを使って作成する。

SCF計算

  • 入力ファイル (nfinp_scf)
      0  0  0  0  0   0
       6.00000 20.00000  1   6   6         : GMAX GMAXP NTYP NATM NATM2
       1    0                              : num_space_group braivis_lattice_type
     Cartesian
          4.865948314378      0.000000000000      0.000000000000
         -2.432974157189      4.214034853753      0.000000000000
          0.000000000000      0.000000000000     79.460603233215
       12  12  1  1  1  1                  : K_mesh
        1   0                              : NCORD NINV : IWEI  IMDTYP  ITYP
          0.000000000000      0.000000000000      9.932575404152    1    1    1
          0.000000000000      2.809356569169      5.959545242491    1    1    1
          0.000000000000     -2.809356569169      1.986515080830    1    1    1
          0.000000000000      0.000000000000     -1.986515080830    1    1    1
          0.000000000000      2.809356569169     -5.959545242491    1    1    1
          0.000000000000     -2.809356569169     -9.932575404152    1    1    1
       29  0.5000  22104.64 6 1 0.2        : IATOMN ALFA AMION ILOC IVAN
        0 0 0 0 0                          : ICOND INIPOS INIVEL ININOS INIACC
         0    1                            : ipre  ipri
        200   200    0   3200.00    0      : nmd1 nmd2 last_iter cpumax ifstop
         6    1                            : WAY_MIX MIX_WHAT
         0   20 0.30                       : iter_start  KBXMIX   MIX_ALPHA
         0.20  0.30  0.20  0.20  0.20      : dtim1 dtim2 dtim3 dtim4 dtim
       200.00     4     1    5.00D-12      : dtio  imdalg  iexpl  edelta
       -0.0010  1.00D+03    0              : width forccr istress
    ggapbe      1                          : xctype kspin
         2.00                              : destm
       101                                 : nbztyp
         4    4    4                       : DUMMY
         4    4    4                       : DUMMY
        48                                 : keg
         1                                 : nextst
         0                                 : 0 random numbers 1: matrix
         2                                 : imsd
         0                                 : evaluate_eko_diff
         0                                 : npdosao
         0   0.000                         : sm_n  dopping
    STATEの実行
    mpirun -np 8 ./STATE < nfinp_scf > nfout_scf

バンド計算

  • 入力ファイル (nfinp_band)
      0  0  0  0  0   0
       6.00000 20.00000  1   6   6         : GMAX, GMAXP, NTYP, NATM, NATM2
       1    0                              : num_space_group, type
     Cartesian
          4.865948314378      0.000000000000      0.000000000000
         -2.432974157189      4.214034853753      0.000000000000
          0.000000000000      0.000000000000     79.460603233215
       12  12  1  1  1  1                  : K_mesh
        1   0                              : NCORD NINV : IWEI, IMDTYP, ITYP
          0.000000000000      0.000000000000      9.932575404152    1    1    1
          0.000000000000      2.809356569169      5.959545242491    1    1    1
          0.000000000000     -2.809356569169      1.986515080830    1    1    1
          0.000000000000      0.000000000000     -1.986515080830    1    1    1
          0.000000000000      2.809356569169     -5.959545242491    1    1    1
          0.000000000000     -2.809356569169     -9.932575404152    1    1    1
       29  0.5000  22104.64 6 1 0.2        : IATOMN,ALFA,AMION,ILOC,IVAN
       22 0 0 0 0                          : ICOND 0-MD, 1-CONT.MD, 2-WAVE FN,, 3-CHARGE DEN.
         0    1                            : ipre, ipri
        200   200    0   3200.00    0      : nmd1,nmd2,last_iter,cpumax,ifstop
         6    1                            : SIMPLE=1,BROYD1=2,BROYD2=3,DFP=4,PULAY=5
         0   20 0.60                       : iter_start, KBXMIX,  MIX_ALPHA
         0.20  0.30  0.20  0.20  0.20      : dtim1,dtim2,dtim3,dtim4,dtim
       200.00     4     1  5.0D-12         : dtio ,imdalg, iexpl, edelta
       -0.0010 1.00D+03    0               : width,forccr,istress
    ggapbe      1                          : xctype,kspin
         2.00                              : destm
       101                                 : nbztyp 0-sf, 1-bk, 2-sc, 3-bcc, 4-fcc, 5-dia, 6-hex
         4    4    4                       : DUMMY
         4    4    4                       : DUMMY
        48                                 : keg
         1                                 : nextst
         0                                 : 0 random numbers 1: matrix
         2                                 : imsd
         0                                 : evaluate_eko_diff
         0                                 : npdosao
         0   0.000                         : sm_n, dopping
    &KPOINTS_BAND
     NKSEG 3
     KMESH 40 20 40
     KPOINTS
     0.0        0.0        0.0
     0.5        0.0        0.0
     0.33333333 0.33333333 0.0
     0.0        0.0        0.0
    &END
    ここでバンドはGamma (0,0,0) -> M (1/2,0) -> K (1/3,1/3) -> Gamma (0,0) (k点の単位は逆格子ベクトル)に沿って計算される。 STATEの実行
    mpirun -np 8 ./STATE < nfinp_band > nfout_band
    energy.dataが得られるので
    energy2band
    を実行してバンドをXYデータ形式にしてプロットすると以下のようになる (添付gnuplotスクリプトを参照)。ここでフェルミレベルをエネルギーの原点にしている。
    band_Cu111.png
    ここでBrillouin zoneは以下のようになっている。
    BZ_hex.png
    得られたバンドを文献のものと比較してみる。例えばEuceda et al., Phys. Rev. B 28, 528-534 (1983)を参考にせよ。

添付ファイル: fileband-eps.gp 31件 [詳細]
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Last-modified: 2019-01-29 (火) 15:52:13 (263d)