磁気相互作用
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概要
交換結合定数Jijからキュリー温度を計算する方法について、AkaiKKRには有限のrange内でJijの和を取る”jモード”と、逆格子空間でJijの和をとる(無限遠点までの和を取る)”tcモード”の2つのモードが実装されている。以下、それら2つのモードについて説明する。
より詳しい解説は下記の資料をご確認ください。 マニュアル: Jijの計算
jモードによるキュリー温度の計算
“jモード”での計算をする前に、セルフコンシステント計算を行い結果が十分収束している事を確認する。 ここではFeを例として説明する。セルフコンシステント計算に用いる入力は下記の通り。
c----------------------Fe------------------------------------
c go file
go data/fe
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 nrl mjw mag 2nd
c------------------------------------------------------------
c outtyp bzqlty maxitr pmix
update 4 50 0.023
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 type
0 0 0 Fe
c------------------------------------------------------------
上記の入力ファイルで、セルフコンシステント計算が収束している事を確認する。
結果を確認するのには状態密度を得るのも良い。 状態密度計算についてはこちらの記事を参照の事。
“jモード”でのキュリー温度の計算は、in/feファイル内の”go”を”j”に書き換えることで行える。
c----------------------Fe------------------------------------
c go file
j data/fe
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 nrl mjw mag 2nd
c------------------------------------------------------------
c outtyp bzqlty maxitr pmix
update 4 50 0.023
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 type
0 0 0 Fe
c------------------------------------------------------------
入力ファイルの準備ができたら、goによる計算と同様の方法で計算を実行できる。
$ ./specx < in/fe
goによる計算と同様の結果が表示された後、Jijの出力とキュリー温度の出力が得られる。Jijについてはrange内の区別できるペアのリストが表示されている。dgnは等価なペアの数である。
J_ij
Fe-Fe
index site comp cell distance J_ij J_ij(meV) dgn
1 1 1 1 1 0.5000 0.5000 -0.5000 0.866025 0.001253 17.045871 8
2 1 1 1 1 1.0000 0.0000 0.0000 1.000000 0.000790 10.752440 6
3 1 1 1 1 0.0000 -1.0000 1.0000 1.414214 0.000154 2.101422 12
Tc (in mean field approximation) = 1749.175K
上記出力において、distanceは格子定数aを単位とした長さ、単位の入っていないJ_ijはRy単位となっている。
上記インプットファイルにおいて、jの部分をj2.0等とする事で考える相互作用の範囲を指定した計算を実行する事が可能。（2024年版以降の追加機能） この場合、jの後ろの数値が格子定数aを単位とした長さとなっている。数値を指定しない場合は1.5がデフォルト値として用いられる。
tcモードによるキュリー温度の計算
“tcモード”を用いる際も、計算前にセルフコンシステント計算を行い結果が十分収束している事を確認する。 用いるインプットは”jモード”での計算前に用いたものと同様である。
“tcモード”でのキュリー温度の計算は、in/feファイル内の”go”を”tc”に書き換えることで行える。
c----------------------Fe------------------------------------
c go file
tc data/fe
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 nrl mjw mag 2nd
c------------------------------------------------------------
c outtyp bzqlty maxitr pmix
update 4 50 0.023
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 type
0 0 0 Fe
c------------------------------------------------------------
入力ファイルの準備ができたら、goによる計算と同様の方法で計算を実行できる。
$ ./specx < in/fe
goによる計算と同様の結果が表示された後、分子場の値(Hmf。mfはmolecular fieldの略。)とキュリー温度が得られる。
Tc calculation starts
Molecular field on each sublattice in
the assumed magnetic configuration
sublat cmpnt Hmf(Ry) Hmf(meV)
-------------------------------------
1 1 0.026992 367.241361
Tc (in mean field approximation) = 1420.551K