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--- quantumespresso:phonon:フォノンの計算 [2020/11/18 19:42]
koudai 作成
+++ quantumespresso:phonon:フォノンの計算 [2020/11/20 02:26]
koudai [Γ点のフォノン]
@@ Line 1: / Line 1: @@
-===== 電子状態計算 =====
+Siを例に、フォノンの簡単な計算を実行してみます。
-Siを例に、フォノンの簡単な計算を実行してみる。 事前にpw.xによる電子状態計算を行う。
+===== SCF計算 =====
-<file - si.scf.in>
+事前にpw.xによるSCF計算を行います。
+<file - Si.scf.in>
 &control
    calculation='scf',
-   prefix='si'
+   prefix='Si'
-   pseudo_dir = './',
+   pseudo_dir = './pseudo/',
-   outdir='./'
+   outdir='./tmp/'
 /
 &system
@@ Line 26: / Line 28: @@
 </file>
-  $ pw.x < si.scf.in > si.scf.out
+  * 金属の場合はsmearingを指定する必要がありますが、テトラヘドロン法はフォノン計算に使えません（以下のph.x実行時にエラーが出ます）。
+<code>
+$ pw.x < Si.scf.in > Si.scf.out
+</code>
@@ Line 33: / Line 39: @@
 電子状態の計算が終われば、フォノンの振動数を計算できるようになる。 まず、k=(0,0,0)のΓ点におけるフォノンを計算してみる。 以下のファイルを用意する。
-<file - si.phG.in>
+<file - Si.phG.in>
 phonons of Si at Gamma
  &inputph
   tr2_ph=1.0d-14,
-  prefix='si',
+  prefix='Si',
   epsil=.true.,
-  outdir='./',
+  outdir='./tmp/',
-  fildyn='si.dynG',
+  fildyn='Si.dynG',
  /
 .0 0.0 0.0
 </file>
-第1行はコメント行とみなされ無視される。 また、最後の行は計算する波数（デカルト座標で、単位は格子定数aを使って2π/a）を表す。
+第1行はコメント行とみなされ無視されます。
-各引数の意味は次のとおりである。
+また、最後の行は計算する波数（デカルト座標で、単位は格子定数aを使って2π/a）を表します。
-詳細はマニュアルを参照のこと。
-|tr2_ph|フォノンの計算の収束条件。デフォルトは1.0d-12であるが、経験的に1.0d-14を使ったほうがよい。|
+各引数の意味は次のとおりです。
-|prefix|si.scf.inで使用したプレフィックスと同じにする。|
-|epsil|デフォルトは.false.だが、誘電率を計算するならば.true.を指定する。ただし.true.にする場合は、半導体かつΓ点の計算でないとエラーが出る。|
-|outdir|出力ファイルの場所。|
-|fildyn|結果であるdynamical matrixを出力するファイル名。|
-実行は次のようにする。
+^変数^初期値^説明^
+|tr2_ph|1.0d-12|フォノンの計算の収束条件。経験的に1.0d-14を使ったほうがよい。|
+|prefix|pwscf|SCF計算で使用したプレフィックスと同じにする。|
+|epsil|.false.|誘電率を計算する。Γ点の計算に必要。ただし.true.にする場合は、半導体かつΓ点の計算でないとエラーが出る。|
+|outdir|./|出力ファイルの場所。|
+|fildyn|matdyn|結果であるdynamical matrixを出力するファイル名。|
-  $ ph.x < si.phG.in > si.phG.out
+  * 金属の場合は、epsil=.false.として、計算するk点を 0.01 0.0 0.0 のようにΓ点から少しずらしてやるとうまくいきます。
-結果はsi.dynGで見ることができる。
+実行は次のようにします。
-<file - si.dynG>
+<code>
+$ ph.x < Si.phG.in > Si.phG.out
+</code>
+結果はfildynで指定したもの（今の場合はSi.dynG）に出力されます。
+<file - Si.dynG>
 （中略）
  **************************************************************************
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   * 振動モードの既約表現はSi.phG.out内に出力されている。
+フォノンの振動に対応する変位ベクトルはXcrysDenを使って見ることができます。
+次のファイルを用意します。
+<file - Si.dynmatG.in>
+&inputfil
+  dyn ='Si.dynG',
+  filxsf = 'dynmatG.axsf'
+  asr ='simple',
+  lperm = .true.,
+  q(1)=1.0,
+  q(2)=0.0,
+  q(3)=0.0
+/
+</file>
+Γ点のフォノンは q->0 の極限で定義されます。lpermは q=(q(1), q(2), q(3)) に沿って q->0 の極限をとることを指定します。
+実行は次のようにします。
+<code>
+$ dynmat.x < Si.dynmatG.in > Si.dynmatG.out
+</code>
+すると dynmatG.axsf というファイルができるので、以下の手順で変位ベクトルを表示します。
+  - XCrysDenを起動して、[File] -> [Open Structure] -> [Open AXSF] よりdynmatG.axsfを開く
+  - ウィンドウが開くので、矢印ボタンを押して変位ベクトルを表示したいフォノンを選ぶ（エネルギーの低い順です）
+  - いったん [Hide] ボタンを押してウィンドウを最小化する
+  - [Display] から [Forces] を選ぶ
+  - このままだと矢印が長すぎるので、[Modify] -> [Force Settings] でLength Factorの大きさを調節する（デフォルトは200だが30くらいがちょうどよい）
 ===== X点のフォノン =====
-今度はX点(2π/a,0,0)のフォノンを調べる。 手順はさきほどと同じであるが、誘電率が計算できないことに注意する。
+今度はX点(2π/a,0,0)のフォノンを調べます。
+手順はさきほどと同じですが、誘電率の計算が不要です。
-<file - si.phX.in>
+<file - Si.phX.in>
 phonons of Si at X
  &inputph
   tr2_ph=1.0d-14,
-  prefix='si',
+  prefix='Si',
-  amass(1)=28.08,
+  outdir='./tmp/',
-  outdir='./',
+  fildyn='Si.dynX',
-  fildyn='si.dynX',
  /
 .0 0.0 0.0
 </file>
-  $ ph.x < si.phX.in > si.phX.out
+  $ ph.x < Si.phX.in > Si.phX.out
-結果はsi.dynXに出力される。
+結果は Si.dynX に出力されます。
-<file -si.dynX>
+<file -Si.dynX>
 （中略）
  **************************************************************************
@@ Line 136: / Line 178: @@
 </file>
-重に縮退したものが3つあることがわかる。
+重に縮退したものが3つあることがわかります。
+変位ベクトルを計算する場合は次のファイルを用意して、Γ点と同じように計算してください。
+<file - Si.dynmat.in>
+&inputfil
+  dyn ='Si.dynX',
+  filxsf = 'dynmatX.axsf'
+  asr ='no'
+/
+</file>

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