ステップ 1：電極部分の計算

ステップ 1の計算は、通常のバンド構造計算と同じものです。ただし入力ファイルに二つのキーワード「NEGF.output_hks」と「NEGF.filename.hks」を付け加えます。

    NEGF.output_hks    on
    NEGF.filename.hks  lead-chain.hks

上記のキーワードを付け加えることで、電極部分を構築するための情報がファイルに保存されます。ハミルトニアン行列要素、電子分布、および差電子Hartreeポテンシャルが、キーワード「NEGF.filename.hks」で指定されるファイルに保存されます。上記の場合には、ファイル「lead-chain.hks」が生成されます。「NEGF.filename.hks」で指定されたファイルは、ステップ 2の計算で使用されることになります。現実装では電子輸送の方向はa軸方向に仮定していますので、バンド構造計算においては、この仕様を念頭において電極モデルを構築する必要があります。しかし、ユーザー自身で構造を回転させる必要はありません。格子ベクトルの指定を変更するだけで、簡単に電子輸送の方向を適切に設定することが可能です。例えば、次の格子ベクトルにおいて、

      <Atoms.UnitVectors                     
        3.0  0.0  0.0
        0.0  3.0  0.0
        0.0  0.0 10.0
      Atoms.UnitVectors>

a軸としてベクトル(0.0, 0.0, 10.0)を指定したい場合には以下のようにベクトルの順番を入れ替えるだけで、電子輸送の方向を適切に設定できます。

      <Atoms.UnitVectors                     
        0.0  0.0 10.0
        3.0  0.0  0.0
        0.0  3.0  0.0
      Atoms.UnitVectors>

この様に指定すれば、(0.0, 0.0, 10.0)の方向が電子輸送の方向になります。上の例で示したように、格子ベクトルの順序を変更する際には、キーワード「scf.Kgrid」も同様に変更しなければならないことに注意して下さい。

ステップ 2の計算において、表面グリーン関数を用いることにより、電極部分の半無限性を考慮しています。そのため、ステップ 2の計算ではa軸方向に関しては波数空間の離散化を導入することなしに、半無限性を取り扱うことができるようになります。 a軸方向の半無限性の取扱いに関し、ステップ 1とステップ 2での計算の整合性を保つために、ステップ 1のバンド構造計算ではa軸方向に多数のk点を割り当るようにして下さい。また、bc面上のk点数は、ステップ 1とステップ 2の計算において同一の値を使用して下さい。

2017-03-07