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k点グリッドを生成するためのスクリプト twingrid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	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
lshift_q	0もしくは1の3つの整数	1,1,1	各逆格子ベクトルの方向でのq点のシフト. 0:シフトなし, 1:半グリッド分シフト.

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	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q点の始点
last_q	正の整数	既約q点数	遮蔽Coulomb/スピンゆらぎ相互作用を計算する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k点メッシュ数と同じ	波動関数データのk点メッシュ.twingrid.sh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	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.
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]
l_vc_vsf	0,1,2	2	$V_\textrm{C}(\omega)$および$V_\textrm{sf}(\omega)$について, 0:全て無視する (el-ph only). 1:$\omega$-依存性を無視する (static), 2: 全て考慮する(dynamical).
q_fflo	Real(3)	0.0,0.0,0.0	秩序変数の運動量. (Reciprocal fractional unit)
initial_delta	String	"random-nodeless"	k-依存ギャップ関数の初期値. "random-nodeless", "random-nodal", "constant", "band-constant"から選ぶ.

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k点のKohn-Sham軌道. *にはk点の番号が入る. pw.xにより生成される.

{prefix}.vel*

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

{prefix}_ph0/{prefix}.q_/{prefix}.elph\

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

{prefix}_lambda.frmsf, {prefix}_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.

{prefix}.scgap

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, 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.

{prefix}.qpdos

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.

{prefix}_delta.frmsf, {prefix}_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.