原子空孔を入れた計算
概要
AkaiKKRでの計算において、稠密構造でなくて原子のいない大きな領域が残っている場合にはそこに原子空孔を置く必要がある。AkaiKKRには原子空孔の位置が自動で得られるモードが実装されており、結晶構造が複雑で自分でインプットファイルを編集することが難しい状況でもソフトウェアの支援を受けることができる。本稿ではこの”vc”（Vacancy）モードの使い方とその出力、その結果を利用し作成したinputでの原子空孔を含んだ計算について解説する。
サンプル
“vc”モードを行うサンプルファイル”in/cos2_vc”は以下となる。計算モードに”vc”を指定する。
vc data/cos2
sc 10.80 1.0 1.0, , , ,
0.001 2.0 nrl mjw mag 2nd
update 2 100 0.022
2
Co 1 0 0 2 27 100
S 1 0 0 2 16 100
12
0.00000 0.00000 0.00000 Co
0.00000 0.50000 0.50000 Co
0.50000 0.00000 0.50000 Co
0.50000 0.50000 0.00000 Co
0.39100 0.39100 0.39100 S
-.39100 -.39100 -.39100 S
0.89100 0.10900 -.39100 S
0.10900 0.89100 0.39100 S
-.39100 0.89100 0.10900 S
0.39100 0.10900 0.89100 S
0.10900 -.39100 0.89100 S
0.89100 0.39100 0.10900 S
計算の実行は以下で行える。
$ ./specx < in/cos2_vc > out/cos2_vc
実行すると原子空孔位置の候補の一覧が表示される。
Possible vacancy positions
# radius position id
-------------------------------------------------------------
1 0.13665 0.2013306a 0.2986694b 0.0761061c Vc8
2 0.13665 0.7013306a 0.2013306b 0.9238939c Vc8
3 0.13665 0.7986694a 0.7986694b 0.4238939c Vc8
4 0.13665 0.2986694a 0.7013306b 0.5761061c Vc8
5 0.13665 0.0761061a 0.2013306b 0.2986694c Vc8
6 0.13665 0.7986694a 0.4238939b 0.7986694c Vc8
7 0.13665 0.2013306a 0.9238939b 0.7013306c Vc8
8 0.13665 0.4238939a 0.7986694b 0.7986694c Vc8
9 0.13665 0.2986694a 0.0761061b 0.2013306c Vc8
10 0.13665 0.9238939a 0.7013306b 0.2013306c Vc8
11 0.13665 0.5761061a 0.2986694b 0.7013306c Vc8
12 0.13665 0.7013306a 0.5761061b 0.2986694c Vc8
13 0.13665 0.7986694a 0.7013306b 0.9238939c Vc8
14 0.13665 0.2986694a 0.7986694b 0.0761061c Vc8
15 0.13665 0.2013306a 0.2013306b 0.5761061c Vc8
16 0.13665 0.7013306a 0.2986694b 0.4238939c Vc8
17 0.13665 0.9238939a 0.7986694b 0.7013306c Vc8
18 0.13665 0.2013306a 0.5761061b 0.2013306c Vc8
19 0.13665 0.7986694a 0.0761061b 0.2986694c Vc8
20 0.13665 0.5761061a 0.2013306b 0.2013306c Vc8
21 0.13665 0.7013306a 0.9238939b 0.7986694c Vc8
22 0.13665 0.0761061a 0.2986694b 0.7986694c Vc8
23 0.13665 0.4238939a 0.7013306b 0.2986694c Vc8
24 0.13665 0.2986694a 0.4238939b 0.7013306c Vc8
原子空孔を入れた計算の実行
得られた原子空孔をインプットファイルに追加することで、各種計算が行える。基本的なgoモードでの計算のサンプル”in/cos2”は以下となる。
go data/cos2
sc 10.80 1.0 1.0, , , ,
0.001 2.0 nrl mjw mag 2nd
update 2 100 0.022
3
Co 1 0 0 2 27 100
S 1 0 0 2 16 100
Vc 1 0 0 0 0 100
36
0.00000 0.00000 0.00000 Co
0.00000 0.50000 0.50000 Co
0.50000 0.00000 0.50000 Co
0.50000 0.50000 0.00000 Co
0.39100 0.39100 0.39100 S
-.39100 -.39100 -.39100 S
0.89100 0.10900 -.39100 S
0.10900 0.89100 0.39100 S
-.39100 0.89100 0.10900 S
0.39100 0.10900 0.89100 S
0.10900 -.39100 0.89100 S
0.89100 0.39100 0.10900 S
0.2013306a 0.2986694b 0.0761061c Vc
0.7013306a 0.2013306b 0.9238939c Vc
0.7986694a 0.7986694b 0.4238939c Vc
0.2986694a 0.7013306b 0.5761061c Vc
0.0761061a 0.2013306b 0.2986694c Vc
0.7986694a 0.4238939b 0.7986694c Vc
0.2013306a 0.9238939b 0.7013306c Vc
0.4238939a 0.7986694b 0.7986694c Vc
0.2986694a 0.0761061b 0.2013306c Vc
0.9238939a 0.7013306b 0.2013306c Vc
0.5761061a 0.2986694b 0.7013306c Vc
0.7013306a 0.5761061b 0.2986694c Vc
0.7986694a 0.7013306b 0.9238939c Vc
0.2986694a 0.7986694b 0.0761061c Vc
0.2013306a 0.2013306b 0.5761061c Vc
0.7013306a 0.2986694b 0.4238939c Vc
0.9238939a 0.7986694b 0.7013306c Vc
0.2013306a 0.5761061b 0.2013306c Vc
0.7986694a 0.0761061b 0.2986694c Vc
0.5761061a 0.2013306b 0.2013306c Vc
0.7013306a 0.9238939b 0.7986694c Vc
0.0761061a 0.2986694b 0.7986694c Vc
0.4238939a 0.7013306b 0.2986694c Vc
0.2986694a 0.4238939b 0.7013306c Vc
計算モードはgoモードとしている。原子の種類に空孔Vcを指定するため、ntypは3となっている。そして原子の種類にVcを用意し、最大軌道角運動量(mxl)と原子番号(anclr)を0としている。natmはCo, Sの原子数と原子空孔の数の和である36としている。最後に、vcモードにより得られた空孔位置がCo, Sの原子座標が書かれている個所の後ろに貼り付けられている。
計算の実行は以下で行える。
$ ./specx < in/cos2 > out/cos2
実行すると以下の様に64イタレーションで収束する。
itr= 63 neu= 0.0000 moment= 3.2071 te= -17392.45054195 err= -5.582
itr= 64 neu= -0.0000 moment= 3.2071 te= -17392.45054196 err= -6.214
interval= 64 cpu time= 92.46 sec
sdftyp=mjw reltyp=nrl dmpc= 0.10000
Co_4S_8Vc_24
itr= 64 neu -0.0000 chr,spn 84.0000000 3.2070952 intc,ints 15.4512 0.0076
rms err= -6.222 -6.858 -6.719 -6.214 -6.861 -6.722
ef= 0.6726930 0.6725258 def= 18.5548614 88.3365829
band energy= 24.039482865 total energy= -17392.450541963
magnetization= 0.2002 T