計算コードの使い方/STATE/Al のバックアップ(No.3) - 第一原理分子動力学プログラム STATE Senri Wiki

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- 1 (2019-01-04 (金) 23:58:15)
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- 5 (2019-01-07 (月) 15:33:53)

アルミニウム †

この例ではバンド構造の計算方法を記述する。以下は5.6.3以降で有効である。

SCF計算 †

入力ファイル: nfinp_scf

 0  0  0  0  0  0                      : I_CTRL(1:6) (DUMMY)
 4.00  8.00  1  1  1                   : GMAX GMAXP NTYP NATM NATM2
 221   2                               : NUM_SPACE_GROUP TYPE 
 7.60  7.60  7.60  90.00  90.00  90.00 : A B C ALPHA BETA GAMMA
 06    06    06    1    1    1         : N1 N2 N3 M1 M2 M3
 0     0                               : NCORD, NINV
 0.00  0.00  0.00  1    0    1         : CPS(1,1:3) IWEI IMDTYP ITYP
 13    0.50  26.98 6    1    0.2       : IATOMN ALFA AMION ILOC IVAN
 0  0  0  0  0                         : ICOND INIPOS INIVEL ININOS INIACC
 0  1                                  : IPRE IPRI 
 30 30 0  84200.00  0                  : NMD1 NMD2 LAST_ITER CPUMAX IFSTOP
 6  1                                  : WAY_MIX MIX_WHAT
 0  20 0.60                            : ITER_START KBXMIX  MIX_ALPHA
 0.20  0.30  0.20  0.20  0.20          : DTIM1 DTIM2 DTIM3 DTIM4 DTIM
 300.00      4     1     0.50D-09      : DTIO IMDALG IEXPL EDELTA   
 -0.0020     0.50D+03    0             : WIDTH FORCCR ISTRESS
ggapbe     1                           : XCTYPE KSPIN
 2.00                                  : DESTM
 101                                   : NBZTYPE
 4  4  4                               : NKX NKY NKZ (DUMMY)
 4  4  4                               : NKX2 NKY2 NKZ2 (DUMMY)
 6                                     : KEG
 1                                     : NEXTST    
 0                                     : (DUMMY)
 2                                     : IMSD 
 0                                     : EVALUATE_EKO_DIFF
 0                                     : NPDOSAO
 0  0.000                              : SM_N DOPPING (DUMMY)

STATEを実行し、電荷密度を得る。

mpirun -np 4 ./STATE < nfinp_scf > nfout_scf

↑

バンド計算 †

入力ファイル (nfinp_band)

 0  0  0  0  0  0                      : I_CTRL(1:6) (DUMMY)
 4.00  8.00  1  1  1                   : GMAX GMAXP NTYP NATM NATM2
 221   2                               : NUM_SPACE_GROUP TYPE
 7.60  7.60  7.60  90.00  90.00  90.00 : A B C ALPHA BETA GAMMA
 06    06    06    1    1    1         : N1 N2 N3 M1 M2 M3
 0     0                               : NCORD, NINV
 0.00  0.00  0.00  1    0    1         : CPS(1,1:3) IWEI IMDTYP ITYP
 13    0.50  26.98 6    1    0.2       : IATOMN ALFA AMION ILOC IVAN
22  0  0  0  0                         : ICOND INIPOS INIVEL ININOS INIACC
 0  1                                  : IPRE IPRI
 30 30 0  84200.00  0                  : NMD1 NMD2 LAST_ITER CPUMAX IFSTOP
 6  1                                  : WAY_MIX MIX_WHAT
 0  20 0.60                            : ITER_START KBXMIX  MIX_ALPHA
 0.20  0.30  0.20  0.20  0.20          : DTIM1 DTIM2 DTIM3 DTIM4 DTIM
 300.00      4     1     0.50D-09      : DTIO IMDALG IEXPL EDELTA
 -0.0020     0.50D+03    0             : WIDTH FORCCR ISTRESS
ggapbe     1                           : XCTYPE KSPIN
 2.00                                  : DESTM
 101                                   : NBZTYPE
 4  4  4                               : NKX NKY NKZ (DUMMY)
 4  4  4                               : NKX2 NKY2 NKZ2 (DUMMY)
 6                                     : KEG
 1                                     : NEXTST
 0                                     : (DUMMY)
 2                                     : IMSD
 0                                     : EVALUATE_EKO_DIFF
 0                                     : NPDOSAO
 0  0.000                              : SM_N DOPPING (DUMMY)
&KPOINTS_BAND
 NKSEG 4
 KMESH 40 20 20 20
 KPOINTS
 0.000 0.000 0.000
 0.000 0.500 0.500
 0.250 0.500 0.750
 0.500 0.500 0.500
 0.000 0.000 0.000
&END

バンド計算を行うためには

ICOND=22

を指定し、&KPOINTS_BAND...&ENDで以下のパラメータを設定する。

NKSEG: バンドを計算するブリルアンゾーン中の高対称線（セグメント）の数
KMESH: 各セグメントでのメッシュ (KMESHの和+1が計算されるk点の合計数)
KPOINTS: このキーワード以下にNKSEG+1の高対称点を指定。今の例では
(0,0,0) -> (0,/1/2,1/2) -> (1/4,1/2,3/4) -> (1/2,1/2,1/2) -> (0,0,0)
に沿ってバンド構造が計算される。
上の入力ファイルを使いSTATEを実行することでnon-selfconsistent計算を実行する。
```
mpirun -np 4 ./STATE < nfinp_band > nfout_band
```
入力ファイルで指定されたk点上での固有値がenergy.dataに出力される。
energy.dataの可視化を容易にするためにフォーマットを変更する。ここではutil/bandutil/energy2bandを利用する。コマンドパスが指定されていると仮定し
```
energy2band
```
を実行。あるいは
```
${HOME}/STATE/src/state/util/bandutil/src/energy2band
```
フェルミエネルギー、k点の数、バンドの数、プロットするバンドの数を聞かれるので、逐次入力することでband.dataが得られる。これをgnuplotあるいはxmgraceを用いて可視化する。