プログラムの説明¶

Superconducting Toolkitのメインプログラム sctk.x の機能は次のとおりである。

前処理として, QEで計算したKohn-Sham軌道から電子間Coulom相互作用行列 \(K^{el}_{n {\bf k} n' {\bf k}'}\) を計算する.
ギャップ方程式を解いて超伝導ギャップ \(\Delta_{n {\bf k}}\) を計算する.
ギャップ方程式を解いて超伝導ギャップ \(\Delta_{n {\bf k}}\) を計算し、２分法で転移温度を計算する.
後処理として、ギャップ方程式を非自己無撞着に計算し, FermiSurfer でプロット可能なファイルを出力する.
後処理として、ギャップ方程式を非自己無撞着に計算してから, 準粒子DOSを計算する.
後処理として、ギャップ方程式を非自己無撞着に計算してから, 超音波吸収係数を計算する.

この他に、 Coulomb相互作用の計算で用いるKohn-Sham軌道を計算する 2重 \({\bf k}\) 点グリッドを生成するためのスクリプト twingrid.x がある。

使い方¶

mpiexec options PATH/sctk.x -in input_file

入力ファイル書式¶

入力ファイルの書式は次のとおりである.

&CONTROL
  prefix =
  outdir =
  calculation =
/
&KEL
  start_q =
  last_q =
  nci =
  laddxc =
  ecutfock =
  nq1 =
  nq2 =
  nq3 =
  lsf
/
&SCDFT
  temp =
  fbee =
  lbee =
  xic =
  nmf =
  nx =
  ne =
  emin =
  emax =
  electron_maxstep =
  conv_thr =
  fildyn =
  spin_fluc =
/

これらのパラメーターはネームリスト内では順不同に指定できる. また省略した場合はデフォルト値が使われる.

ネームリスト CONTROL¶

パラメーター	型	デフォルト値	説明
prefix	文字列	"pwscf"	pw.x の入力の `prefix` と同じにする.
outdir	文字列	"./"	pw.x の入力の `outdir` と同じにする.
calculation	文字列	"kel"	計算の種類

ネームリスト KEL¶

calculation = "kel" としたときに使われるパラメーター。

パラメーター	型	デフォルト値	説明
start_q	正の整数	1	遮蔽Coulomb/スピンゆらぎ相互作用を計算する \({\bf q}\) 点の始点
last_q	正の整数	既約 \({\bf q}\) 点数	遮蔽Coulomb/スピンゆらぎ相互作用を計算する \({\bf q}\) 点の終点
laddxc	0 or 1	0	遮蔽を計算するときの近似のレベルを指定する. 0 : RPA, 1: 断熱的LDA.
lsf	0 or 1	0	スピンゆらぎ相互作用 [3] を計算する(1)かしない(0)か
ecutfock	実数	pw.x での値	分極関数を計算するときの平面波カットオフ [Ry].
nq1, nq2, nq3	正の整数	a2Fsaveの \({\bf k}\) 点メッシュ数と同じ	波動関数データの \({\bf k}\) 点メッシュ. twingrid.x の入力と同じにしなければならない.
nci	正の整数	5	遮蔽Coulomb相互作用を計算する松原振動数の数.

ネームリスト SCDFT¶

calculation = "scdft" としたときなどに使われるパラメーター。

パラメーター	型	デフォルト値	説明
temp	正の実数	0.1	温度. 単位ケルビン.
fbee	正の整数	1	全バンドのうち, ギャップ方程式の計算に含める一番初めのバンド.
lbee	正の整数	pw.x のnbnd	ギャップ方程式の計算に含める最後のバンド.
xic	実数	-1.0	ギャップ関数外挿法に用いるパラメーター. 単位 Ry. これを `0.0` 未満にするとギャップ関数外挿法を使わない. デフォルトでは外挿法を使わない設定になっている.
nmf	整数	10	Comlombカーネルの計算で用いる松原振動数積分に用いる点の数. `0` にすると静的なCoulomb相互作用のみをつかう. また, 負の値にするとCoulomb相互作用項を0として (フォノン項のみを考慮して)計算する.
nx	正の整数	100	フェルミ面近傍のバンドの付加的エネルギーグリッドのグリッド数.
ne	正の整数	50	準粒子DOS計算のみで使用. 準粒子DOSを計算するエネルギー点数.
emin	正の実数	1.0e-7	フェルミ面近傍のバンドの付加的エネルギーグリッドのためのパラメータ. 単位 Ry.
emax	正の実数	5.0	準粒子DOS計算のみで使用. 準粒子DOSを計算するエネルギーグリッドの上限. 単位 meV.
electron_maxstep	正の整数	100	ギャップ方程式を反復法で解くときの反復回数の上限数.
conv_thr	正の実数	1.0e-15	ギャップ方程式を反復法で解くときの, 新旧のギャップ関数の差の2乗平均に対する収束判定のしきい値. 単位 Ry.
filedyn	文字列	"matdyn"	ph.x の filedyn と同じにしなければならない。
spin_fluc	論理型	.False.	.True. にするとスピン揺らぎ [3] を含める。
scdft_kernel	正の整数	1	1: Lüders2005 [4], 2: Sanna2020 [5]
lz_coulomb	論理型	.False.	Coulomb renormalization [6]

入出力ファイル¶

sctk.xに関連するファイルは次の通りである。

{prefix}.xml¶

格子定数等の情報を含む. pw.x により生成される.

{prefix}.a2Fsave¶

通常のDFT計算で求めたKohn-Shamエネルギーやその \({\bf k}\) メッシュ情報, 対称操作を含む. pw.x で la2f=.true. とすると生成される.

{prefix}.save/wfc*.dat¶

各 \({\bf k}\) 点のKohn-Sham軌道. * には \({\bf k}\) 点の番号が入る. pw.x により生成される.

vel*.dat¶

各 \({\bf q}\) 点での遮蔽Coulomb相互作用のChebyshev補間の係数. * には \({\bf q}\) 点の番号が入る. sctk.x で calculation="kel" とすると出力される.

elph*.dat¶

各 \({\bf q}\) 点での電子-フォノン相互作用, フォノン振動数. * には \({\bf q}\) 点の番号が入る. ph.x で electron_phonon="scdft_input" とすると作られる.

lambda.frmsf, mu.frmsf¶

くりこみ因子 \(\lambda_{n {\bf k}}\) のFermi面上での値をプロットするための, FermiSurfer 用データファイル. sctk.x で calculation="lambda_mu_k" とすると出力される.

delta.dat¶

超伝導ギャップ関数 \(\Delta_{n {\bf k}}\). 対応するKohn-Shamエネルギー \(\xi_{n {\bf k}}\), 積分重み, バンド番号, \({\bf k}\) 点番号, 繰りこみ因子 \(Z_{n {\bf k}}\) sctk.x で calculation="scdft" とすると出力される.

qpdos.dat¶

第1列:準粒子エネルギー(単位 meV), 第2列:準粒子状態密度(単位 Ry\(^{-1}\)). sctk.x で calculation="qpdos" とすると出力される.

delta.frmsf, Z.frmsf¶

超伝導ギャップ関数 \(\Delta_{n {\bf k}}\) およびくりこみ因子 \(Z_{n {\bf k}}\) のFermi面上での値をプロットするための, FermiSurfer 用データファイル. sctk.x で calculation="deltaf" とすると出力される.