6.16. 固体 ‣ Quantum ESPRESSO メニュー

Quantum ESPRESSOに関するメニューです。

Quantum ESPRESSOをインストールする方法は インストール に記載しています。

6.16.1. ワークフロー設定

プロジェクトモードにおけるQuantum ESPRESSOの計算フローを設定、実行します。

Preset

設定のプリセットを呼び出し、保存します。

# of Jobs

ジョブの数を指定します。

Import

Exportで出力した設定を読み込みます。ボタン右の矢印をクリックすると、過去に使用した設定を呼び出すことができます。

Export

設定をファイルに出力します。

OK

設定した内容で計算を実行またはファイルを生成します。

Details

計算条件を詳細に設定します。 キーワード設定 が立ち上がります。

Task

計算の種類を指定します。


設定内容
Energy
calculation=scf
ion_dynamics=none
cell_dynamics=none
tprnfor=False
tstress=False
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
NSCF
calculation=nscf
ion_dynamics=none
cell_dynamics=none
tprnfor=False
tstress=False
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
Optimize(Atom)
calculation=relax
ion_dynamics=bfgs
cell_dynamics=none
tprnfor=True
tstress=False
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
Optimize(Atom&Cell)
calculation=vc-relax
ion_dynamics=bfgs
cell_dynamics=bfgs
tprnfor=True
tstress=True
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=True
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
Damp(Atom)
calculation=relax
ion_dynamics=none
cell_dynamics=none
tprnfor=True
tstress=False
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
Damp(Atom&Cell)
calculation=vc-relax
ion_dynamics=damp
cell_dynamics=damp-w
tprnfor=True
tstress=True
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=True
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
DFPT(Gamma)
calculation=nscf
ion_dynamics=none
cell_dynamics=none
tprnfor=False
tstress=False
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
DFPT(Dispersion)
calculation=nscf
ion_dynamics=none
cell_dynamics=none
tprnfor=False
tstress=False
nosym=False
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=none
wfc_extrapolation=none
BOMD
calculation=md
ion_dynamics=verlet
cell_dynamics=none
tprnfor=True
tstress=False
nosym=True
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=second_order
wfc_extrapolation=second_order
BOMD(Atom&Cell)
calculation=vc-md
ion_dynamics=beeman
cell_dynamics=pr
tprnfor=True
tstress=False
nosym=True
nstep=50
Use cell_factor=False
electron_dynamics=none
pot_extrapolation=second_order
wfc_extrapolation=second_order
Charge

系全体の電荷を指定します。

# of bands

バンド数を指定します。

Spin

スピン分極計算の設定をします。


設定内容
Non-polarized
nspin=1
Polarized
nspin=2
Use Spin Density as=True
Polarized(Manual)
nspin=2
Use Spin Density as=False
Cutoff energy

波動関数のカットオフエネルギー(ecutwfc)を設定します。

Manually specify cutoff energy

チェックが入っていない場合はPrecisionからCutoff energyを自動指定します。

K points

K点の計算方法を指定します。

Pressure

圧力を指定します。

Phonon(DFPT)

DFPT(ph.x)を用いたフォノン計算の設定をします。


設定内容
Disabled
Run phonon=False
epsil=False
lraman=False
asr=no
ldisp=False
Gamma
Run phonon=True
epsil=True
lraman=True
asr=crystal
ldisp=False
Dispersion
Run phonon=True
epsil=False
lraman=False
asr=crystal
ldisp=True
Use Bravais-lattice index

チェックを入れた場合は入力ファイルをibrav=0以外で作成します。バンド構造、フォノンバンドの計算時にibravから特殊点を設定する必要があるのでチェックを入れてください。

Pseudopotential

擬ポテンシャルファイルを指定します。Typeを変更するとFunctionalとPseudo fileが絞り込まれます。Functionalを変更するとPseudo fileが絞り込まれます。所望の選択肢が出現しない場合の操作方法は キーワード設定 のPseudopotentialを参照してください。

Properties

計算時に合わせてチェックを入れた物性を計算します。

Precision

計算精度を設定します。


設定内容
Extra-low
conv_thr=1d-5
etot_conv_thr=1d-3
forc_conv_thr=1d-2
press_conv_thr=1.0
degauss=0.02
tr2_ph=1d-10
Spacing=0.44(metal) 0.63(nonmetal)
ecutwfc=30(metal) 25(nonmetal)
Low
conv_thr=1e-6
etot_conv_thr=1d-4
forc_conv_thr=1d-3
press_conv_thr=0.5
degauss=0.02
tr2_ph=1e-11
Spacing=0.44(metal) 0.63(nonmetal)
ecutwfc=40(metal) 30(nonmetal)
Medium
conv_thr=2d-7
etot_conv_thr=4d-5
forc_conv_thr=5d-4
press_conv_thr=0.25
degauss=0.02
tr2_ph=1e-12
Spacing=0.31(metal) 0.50(nonmetal)
ecutwfc=50(metal) 35(nonmetal)
High
conv_thr=1d-7
etot_conv_thr=2d-5
forc_conv_thr=3d-4
press_conv_thr=0.125
degauss=0.02
tr2_ph=1e-14
Spacing=0.25(metal) 0.44(nonmetal)
ecutwfc=55(metal) 40(nonmetal)
Extra-high
conv_thr=5d-8
etot_conv_thr=1d-5
forc_conv_thr=1d-4
press_conv_thr=0.05
degauss=0.01
tr2_ph=1e-16
Spacing=0.08(metal) 0.11(nonmetal)
ecutwfc=60(metal) 50(nonmetal)
Metal

スメアリングを有効にします。(occupations=smearing)また、Precision(上記)の内容も調整します。

6.16.2. キーワード設定

Quantum ESPRESSOの計算条件を設定します。設定後、すぐに計算を実行する場合は Run ボタン、一旦メインウィンドウに戻る場合は OK ボタンを押してください。

Run をクリックしたときの挙動は 実行 を参照してください。

Reset ボタンでデフォルトの状態に戻ります。 Save ボタンでForce Fieldを除く設定を保存します。 Load ボタンで Save にて保存した設定を読み込みます。

キーワード表示エリア に表示されているQuantum ESPRESSOのキーワードと本機能のウィンドウに設定された内容が異なる場合は、キーワード表示エリアからキーワードを読み込むか尋ねられます。

本機能を呼び出すときに、メインウィンドウに表示された構造がプリミティブセルに変化できる場合は、自動で 格子を変換 が実行されます。

Output Directory

データの出力先フォルダ(outdir)を指定すると同時に、ジョブの新規・継続実行を指定します。

Create

新規にデータの出力先フォルダを作成します。outdirは新規フォルダに設定されます。

Continue

メイン画面に読み込まれている、直前に実行されたQEのジョブを継続します。outdirは直前に実行されたジョブのoutdirに設定されます。

Select

開いたダイアログで指定したフォルダを出力先に指定し、そのフォルダのデータからジョブを継続します。outdirはここで指定したものに設定されます。

Preset

設定のプリセットを選択します。各プリセットは以下のキーワードを変更します。

SCF
SCF+Bands
+DOS
SCF+Bands
(Fermi surf)
Relax
Relax
(variable cell)
BOMD
CPMD
Phonopy
calculation

scf

scf

scf

relax

vc-relax

md

cp

scf

Use nbnd

False

True

True

False

False

False

False

False

K_POINTS

gamma

automatic
4 4 4 1 1 1
automatic
4 4 4 1 1 1

gamma

automatic
4 4 4 1 1 1

gamma

gamma

gamma

tstress

False

False

False

False

False

True

False

False

Set ibrav
and celldm

False

True

True

False

False

False

False

False

occupations

smearing

ion_dynamics

bfgs

bfgs

verlet

none

cell_dynamics

bfgs

tprnfor

False

False

False

True

True

True

True

True

tstress

False

False

False

False

True

False

False

True

Use cell_factor

False

False

False

False

True

False

False

False

pot_extrapolation

second_order

wfc_extrapolation

second_order

electron_dynamics

sd

Unit for
atomic_position

angstrom

angstrom

angstrom

angstrom

angstrom

crystal

Band structure
plot

False

True

True

False

False

False

False

False

DOS plot

False

True

True

False

False

False

False

False

PDOS plot

False

True

False

False

False

False

False

False

Fermi surface

False

False

True

False

False

False

False

False

Use MPI

QEの実行時にMPIを用いて並列計算を実行するか指定します。横の欄にはMPIプロセス数を入力します。

Basicタブ
calculation

計算の種類を選択します。

# of bands

括弧内に選択されたは擬ポテンシャルを使用したときの価電子数が表示されます。価電子数の自動計算に失敗した場合はN/Aと表示されます。

Do not specify

nbndが自動で設定されます。

Specify nbnd

明示的にバンド数を指定します。

Specify nbnd(Relative)

価電子バンド数からの相対値で指定します。

Use nbnd

バンド数を指定します。チェックを入れない場合は自動で設定されます。

K_POINTS

K点の指定方法をプルダウンから選び、下のテキストボックスにQEの書式でK点を指定します。

gamma

Γ点のみで計算されます。

automatic

Monkhorst-Pack法を使用します。「(kx方向の分割数) (ky方向の分割数) (kz方向の分割数) (kx方向のシフトフラグ) (ky方向のシフトフラグ) (kz方向のシフトフラグ)」(スペース区切り)を入力します。シフトフラグは0のときにシフトなし(k点がΓ点を含む)、1のときにシフトあり(k点がΓ点を跨ぐ)となります。

automatic(by spacing)

Monkhorst-Pack法を使用します。各方向の分割数はSpacingパラメータ( Spacingパラメータ )で設定されます。

automatic(by spacing,slab)

Monkhorst-Pack法を使用します。各方向の分割数はSpacingパラメータ( Spacingパラメータ )で設定されます。ただし自動的に検出されるスラブ垂直方向の分割数は1に設定されます。

その他

詳細はpw.xのマニュアルまたはQEインストールフォルダ以下のdoc/brillouin_zones.pdfをご参照ください。

Set default k-path

メインウィンドウに表示されている結晶について検出されたブラベー格子(ibrav)のデフォルトのk点パスをUserPref/kpath_default.txtから取得して設定します。

nosym

空間対称性の利用の有無を指定します。

noinv

時間反転対称性の利用の有無を指定します。

Set ibrav = ... and celldm

メインウィンドウにプリミティブセルが表示されていて、チェックが入っている場合は、適当なibravとcelldmを設定します。 チェックが入っていない場合は、ibrav=0とし、CELL_PARAMETERSを設定します。

ecutwfc

波動関数の計算時の平面波のカットオフエネルギーを指定します。

Ecut for US/PAW

ウルトラソフト、PAWの擬ポテンシャルファイルを選択した際のecutrhoの指定方法を設定します。

Specify ecutrho/ecutwfc

ecutrhoとecutwfcの比とecutwfcの値からecutrhoを設定します。

Specify ecutrho

ecutrhoの値を直接設定します。

ecutrho

電子密度およびポテンシャル計算時の平面波のカットオフエネルギーを指定します。

tot_charge

シミュレーションセル内の系全体の電荷を指定します。

occupations

金属の場合はsmearing, DOS計算の場合はtetrahedronを指定します。

ion_dynamics

イオン(原子核)位置を変化させるアルゴリズムを指定します。

cell_dynamics

シミュレーションセルを変化させるアルゴリズムを指定します。

tprnfor

力を計算します。

tstress

圧力テンソルを計算します。

Advancedタブ
conv_thr

SCF計算時のエネルギーの許容誤差を指定します。

etot_conv_thr

構造最適化(relax)計算時のエネルギーの許容誤差を指定します。

forc_conv_thr

構造最適化(relax)計算時の力の許容誤差を指定します。

press_conv_thr

セルの構造最適化(relax-vc)計算時の圧力の許容誤差を指定します。

electron_maxstep

SCF計算の最大反復数を指定します。

nstep

構造最適化(relax)計算の最大ステップ数およびMD計算のステップ数を指定します。

upscale

構造最適化(relax)計算の最中にconv_thrを自動的に小さくする際の係数を指定します。

diagonalozation

対角化アルゴリズムを指定します。

smearing

占有平滑化(smearing)の方法を指定します。

degauss

占有平滑化のパラメータを指定します。

mixing_beta

SCF計算における新旧のKS軌道の混合比を指定します。1に近いほど予測値の割合が大きくなります。

mixing_mode

新旧のKS軌道の混合アルゴリズムを指定します。

vdw_corr

ファンデルワールス(分散)力の補正方法を指定します。

Use input_dft

チェックを入れた場合は、汎関数の設定を擬ポテンシャルファイルに書かれた設定に対し上書きします。

cell_dofree

シミュレーションセルを動かす際の自由度(方向)を指定します。

Use cell_factor

擬ポテンシャルテーブルの構築パラメータを明示的に指定します。vc-relax(セルサイズの変化を伴う構造最適化計算)の際に大きい値を設定した方がいい場合があります。

Spin/DFT+Uタブ
nspin

スピン分極計算の設定をします。

Use tot_magnetization

チェックを入れた場合は、ここで系全体の磁化を指定します。チェックしない場合はstarting_magnetizationを指定します。

starting_magnetization

各原子種の磁化の初期値を与えます。この場合同元素の原子がすべて同じ値を持つため、反強磁性体を計算したい場合はUse Spin Density as starting_magnetizationを使用してください。

noncolin

ノンコリニア計算の有無を指定します。

lspinorb

ノンコリニア計算時にスピン軌道相互作用付きの擬ポテンシャルファイルを使えるようにします。

Use Spin Density as starting_magnetization

メインウィンドウで設定されたSpin Densityの値をそのままstarting_magnetizationとして使用します。チェックを入れた場合は上のstarting_magnetizationが無視されます。反強磁性体のように同元素の原子が異なるstarting_magnetizationを持つ場合はこの機能を使用してください。

lda_plus_u

LDA+U計算を実行します。

Hubbard_U/alpha

各原子種のHubbardのUおよびalphaパラメータを指定します。

Phononタブ
Run Phonon Calculation as Postprocess

フォノン計算を実行します。 具体的には、pw.xを実行した後にph.xを実行します。 この項目を有効にするためには、CalculationにSCFまたはrelaxを選ぶ必要があります。 ph.xなどの入出力ファイルは作業フォルダ内に作成されます。

tr2_ph

フォノン計算の打ち切り誤差を指定します。

alpha_mix(1)

mixing factorを指定します。

epsil=.True.

フォノン計算から得られる誘電率を計算します。

lraman=.True.

Ramanスペクトルの計算を含めます。

asr(for dynmat)

フォノン計算後のスペクトル算出時(dynmat.x)のAcoustic Sum Ruleの与え方を指定します。フォノン計算そのものには影響を与えません。

ldisp=.true.

フォノン分散を計算します。フォノンバンド構造、フォノン状態密度を取得するためにはこれを指定する必要があります。

nq1,nq2,nq3

フォノン分散の計算時のK点の数を指定します。

Use spacing

Monkhorst-Pack法を使用します。各方向の分割数はSpacingパラメータ( Spacingパラメータ )で設定されます。

Dynamicsタブ
Simulation Package

MD計算に使用する計算パッケージを指定します。cp.xの場合はCPMD法を使います。

dt

MD計算の時間刻みをatomic unitで指定します。

tempw

MD計算で温度制御を指定した際の目標温度を指定します。

press

MD計算で圧力制御を指定した際の目標圧力を指定します。

ion_temperature

MD計算のイオン(原子核)の温度制御方法を指定します。

ion_velocities

MD計算のイオンの初速度を指定します。

tolp

温度制御時の温度の許容値を指定します。

pot_extrapolation

Born-Oppenheimer MD使用時のポテンシャルの外挿方法を指定します。

wfc_extrapolation

Born-Oppenheimer MD使用時の波動関数の外挿方法を指定します。

electron_dynamics

Car-Parrinello MD使用時のKS軌道を変化させるアルゴリズムを指定します。

electron_velocities

Car-Parrinello MD使用時の電子の初速度を指定します。

emass

Car-Parrinello MD使用時の電子の仮想質量を指定します。

emass_cutoff

Car-Parrinello MD計算時の電子の仮想質量のカットオフ値を指定します。

orthogonalization

行列計算(正規直交化)の方法を指定します。

Dipole Corrタブ
tefield

ノコギリ型の外部電場を印加します。

dipfield

ダイポール補正を使用します。

edir

tefieldとdipfieldが適用される方向を設定します。

emaxpos

tefieldとdipfieldを適用する際の、外部電場が最大値となる場所を分率座標(0から1の範囲)で与えます。

eopreg

tefieldとdipfieldを適用する際の、外部電場が減衰する領域のサイズを分率座標で与えます。

eamp

tefieldとdipfieldを適用する際の、外部電場の大きさを与えます。

ESMタブ
assume_isolated=esm

ESM(Effective Screening Medium, 有効遮蔽媒質)法を使用する場合はチェックを入れます。

esm_bc

ESM法で使われる境界条件の種類を指定します。

esm_efield

電場を指定します。

esm_w

ESMが設置される場所のオフセットを設定します。

lfcpopt

化学ポテンシャル一定(constant mu)計算を実施します。初期の系全体の電荷はBasicタブのtot_chargeで指定されます。

fcp_mu

化学ポテンシャル一定計算でのフェルミエネルギーの目標値を設定します。

Enter Relative Potential

Target Fermi Energyの入力をサポートします。 まず、電圧0での計算のログファイルを指定し、電圧0でのフェルミエネルギーを取得します。 次に、印加電圧を入力します。 これら2つの情報から、Target Fermi Energyを算出します。

RISM(1)タブ
trism=.True.

RISM計算を有効にします。ESM-RISM計算を実行する際は、ここにチェックを入れ、 ESM タブの assume_isolated=esm にもチェックを入れてください。この機能を利用するには、ESM-RISM機能が有効になったバージョンのQuantum ESPRESSOを別途インストールする必要があります。

closure

RISM計算で使用するクロージャを選択します。

tempv

RISM計算の温度を指定します。

ecutsolv

RISM計算のカットオフエネルギーを指定します。

solute_lj

溶質(DFT領域)のLJパラメータを指定します。 none を選択した場合は、その下の solute_epsilonsolute_sigma にLJパラメータを入力してください。

nsolv

溶媒の分子種の数を指定します。

SOLVENTS

Density の単位をプルダウンから選択し、各溶媒分子種の密度(濃度)とMOLファイルの名前を指定します。MOLファイルは下の Directory for MOL Files で指定したフォルダに収められている必要があります。

Directory for MOL Files

SOLVENTS で選択できるMOLファイルを収めたフォルダを指定します。

RISM(2)タブ
laue_expand_right/left

ESM-RISM計算における溶媒領域の遠方側の端の位置を指定します。

laue_starting_right/left

ESM-RISM計算における溶媒領域の開始位置を指定します。

laue_buffer_right/left

ESM-RISM計算における溶媒のバッファ領域の位置を指定します。

Run only 1D-RISM

ここをチェックした場合は、pw.xの代わりに1drism.xを実行します。DFT計算は実行されません。溶媒原子間相関関数や溶媒間の化学ポテンシャルのみを知りたいときに有効です。

rism3d_conv_level

SCF計算の各ステップにおける3D-RISM計算の打ち切り誤差を、動的に変化させる際のパラメータを指定します。

rism1d/rism3d_maxstep

1Dおよび3D-RISMの最大反復回数を指定します。

rism1d/rism3d_conv_thr

1Dおよび3D-RISMの打切り誤差を指定します。

mdiis1d/3d_size

MDIISアルゴリズムによるRISM計算の収束パラメータを指定します。

mdiis1d/3d_step

MDIISアルゴリズムによるRISM計算の収束パラメータを指定します。

Otherタブ

QEの入力ファイルの書式(FORTRANのnamelist形式)で、その他の設定を記入します。 記入例は、ポインタを重ねると表示されます。

Previewタブ

設定キーワードのプレビューが表示されます。

Options
Verbosity

QEが出力する情報量を指定します。

atomic_position unit

ATOMIC_POSITIONSおよびCELL_PARAMETERSの単位を指定します。

Use max_seconds

チェックを入れた場合、ここに入力した秒数の経過後QEの処理が中断されます。

Dump all files for remote

Linux環境でのジョブ実行に必要なファイルを出力します。リモートジョブ投入機能で生成されるファイルと同じファイルが出力されます。

Open k-path file

ibrav(ブラべ格子)の種類ごとにデフォルトで指定するk点パスを記述する設定ファイル(UserPref/kpath_default.txt)を開きます。UserPref/kpath_default.txtが存在しない場合はwmx/kpath_default.txtからコピーされます。

Use RISM-enabled QE

RISMが実装されたQEを使う場合にチェックを入れます。

Propertiesタブ
Calculate these properties after pw.x

pw.x実行直後に実行されるポスト処理を選択します。ここで選択した処理の各種パラメータは右のParameter/Value欄にて指定します。

Pseudopotentialタブ
Mass

各元素の質量を指定します。

Default

標準的な質量を設定します。

Light

全元素の質量を1に設定します。イオンの構造緩和の促進などの目的で使われます。

Manual

下のリスト内で、各元素に対し、ユーザーが個別に質量を設定します。

Pseudopotential

系内の全元素に共通して存在する中から擬ポテンシャルファイルを選択します。

(Type)

擬ポテンシャルの種類を選択します。

(Functional)

汎関数の種類を選択します。(Type)で絞られた選択肢の中から選択します。

(File)

擬ポテンシャルファイルを選択します。(Type)と(Functional)で絞られた選択肢の中から選択します。(Manual)を選んだ場合は、下のリスト内で、各元素に対し、ユーザーが個別に擬ポテンシャルを設定します。

擬ポテンシャルファイルは、pseudo Directoryで指定したフォルダの中から検索されます。 ユーザ設定フォルダの中の qe_pseudo_priority_list.txt の先頭に書かれたものが優先的に選択されます。

Reload pseudo Files

pseudo Directoryで指定したフォルダに配置された擬ポテンシャルファイルを再度読み込みます。

pseudo Directory

擬ポテンシャルファイルを配置するフォルダを指定します。 pseudo in QE's directory の場合は、QEのインストールディレクトリ以下のpseudoフォルダを用います。 (select...) の場合は、ダイアログで選択したディレクトリを用います。

Open Pseudo Directory

pseudo Directoryで指定したフォルダを開きます。

Download Pseudo Files

擬ポテンシャルファイルをダウンロードしてインストールします。

Open Priority List

UserPref/qe_pseudo_priority.txtを開きます。存在しない場合はwmx/qe_pseudo_priority.txtからコピーされます。

Reset

設定をリセットします。

Import

設定ファイルを読み込みます。

Export

設定ファイルを出力します。

6.16.2.1. Spacingパラメータ

Spacingパラメータは系のサイズによらず各方向のk点分割数 N を決めるためのパラメータです。

N = \mathrm{max}(1, |\vec{b}_i| / \mathrm{Spacing})

\vec{b}_ii は各方向 0,1,2 に対するインデックス)は格子ベクトル(基本並進ベクトル) \vec{a}_i に対する逆格子ベクトル \vec{a}_i \vec{b}_i = 2 \pi \delta_{ij} です。

6.16.3. 実行

Quantum ESPRESSOを実行します。 状況に応じて実行方法が異なります。

CPMDを選択したときは cp.x 、それ以外の時は pw.x が実行されます。

  • (デフォルト) Output Directory = Create の時は、作業フォルダを新規に作成して計算を実行します。

  • Output Directory = Continue の時は、その時メインウィンドウで開いている入力ファイルのoutdirを作業フォルダとして使用します。

  • Output Directory = Select の時は、選択したフォルダを作業フォルダ(outdir)として使用します。

実行に伴い以下のファイルが生成されます。 例として入力ファイルが si.pwin の時のファイル/フォルダ名を併記しています。

種類

説明

pwoutファイル
si.pwout

計算のログファイルです。

batファイル
si.bat

Quantum ESPRESSOを実行するためのバッチファイルです。

作業フォルダ
si_qe_data\
作業フォルダです。

作業フォルダには以下のファイルが生成されます。 ここでは主要なファイルのみ示しています。

種類

説明

擬ポテンシャルファイル
*.UPF
計算に使用する擬ポテンシャルファイルはここにコピーされ、ESPRESSO_PSEUDO環境変数は作業フォルダに設定されます。
gmx_tmp.mdp
計算条件を指定するファイルです。
pw_bands.in
ポスト処理でbands計算を実行する際の入力ファイルです。
pw_bands.out
pw_bands.in のログファイルです。
pw_dos.in
ポスト処理でdos計算を実行する際の入力ファイルです。
pw_dos.out
pw_dos.in のログファイルです。
ph.in
ポスト処理で ph.x を用いてフォノン計算を実行する際の入力ファイルです。
ph.out
ph.in のログファイルです。

ヒント

作業フォルダ

  • 作業フォルダとは、メインウィンドウで開かれているファイルの名前に接尾辞を加えた名前のフォルダです。

    • 接尾辞はソルバの種類により変わります。

    • 例えばGromacsの場合は、メインウィンドウで開かれているファイルが aaa.gro で、接尾辞が _gmx_tmp の場合、作業フォルダの名前は aaa_gmx_tmp となります。

  • メインウィンドウで開かれているファイルと同じ階層に置かれている必要があります。

  • 継続ジョブの時も同名の作業フォルダで処理が流れますが、デフォルトでは継続ジョブの実施直前に、直前のジョブの作業フォルダのバックアップが作成されます。

    • バックアップの名前は、重複する名前が存在しない範囲で一番小さい番号が付いたものになります。例えば、作業フォルダが aaa_gmx_tmp のときは aaa_gmx_tmp1 となります。

    • 番号が付いていないディレクトリが常に最新のものとなります。

ジョブは Winmostar Job Manager を通じて実行されます。

6.16.4. ログを表示

ログファイルをテキストエディタで開きます。

6.16.5. ログの抜粋を表示

ログファイルの主要な情報を抜粋して表示します。

6.16.6. アニメーション

6.16.6.1. 構造最適化/BOMD(pwout)

ログファイルの情報から構造最適化、BOMD計算等のアニメーションを作成し表示します。

CPMDの場合は CPMD(pos) を使用してください。

アニメーション表示の操作方法は Animation表示エリア を参照してください。 アニメーション表示エリアから動径分布関数、自己拡散係数、平均二乗変位、各原子の変位などを計算できます。

6.16.6.2. CPMD(pos)

CPMDのposファイルとcelファイルを指定し、アニメーションを表示します。

pw.xの結果を表示する場合は 構造最適化/BOMD(pwout) を使用してください。

アニメーション表示の操作方法は Animation表示エリア を参照してください。 アニメーション表示エリアから動径分布関数、自己拡散係数、平均二乗変位、各原子の変位などを計算できます。

6.16.7. エネルギー変化

6.16.7.1. SCFエネルギー変化(pwout)

ログファイルを選択し、total energyのグラフを表示します。

CPMDの場合は CPMDエネルギー変化(evp) を使用してください。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.7.2. CPMDエネルギー変化(evp)

CPMDのevpファイルを指定し、各種エネルギーの時間変化を表示します。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8. 結果解析

6.16.8.1. 電子密度

作業フォルダ(outdir)を指定し、等電子密度面を表示します。

バックグラウンドではpp.xが流れ、cubeファイルが生成されます。

サブウィンドウの操作方法は Surface Setupウィンドウ を参照してください。

6.16.8.2. Lowdin電荷

作業フォルダ(outdir)を指定し、点電荷を算出・表示します。

バックグラウンドでprojwfc.xが流れます。

6.16.8.3. ポテンシャルエネルギー分布

作業フォルダ(outdir)とSCF計算のログファイルを指定し、z軸方向のポテンシャルエネルギー分布を表示します。

SCF計算のログからはフェルミエネルギーを取得します。 フェルミエネルギーとポテンシャルエネルギー分布の最大値の差を、仕事関数の推定値として表示します。 バックグラウンドでpp.xとaverage.xが流れます。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.4. バンド構造

作業フォルダ(outdir)とSCF計算のログファイルを指定し、バンド構造を表示します。

事前にcalculation=bandsで計算が終了している必要があります。 SCF計算のログファイルからはフェルミエネルギーを取得します。 バックグラウンドでbands.xが流れます。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.5. 状態密度

作業フォルダ(outdir)とSCF計算のログファイルを指定し、状態密度を表示します。

SCF計算のログファイルからはフェルミエネルギーを取得します。 バックグラウンドでdos.xが流れます。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.6. 部分状態密度

作業フォルダ(outdir)とSCF計算のログファイルを指定し、部分状態密度(PDOS)を表示します。

SCF計算のログからはフェルミエネルギーを取得します。 バックグラウンドでprojwfc.xが流れます。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.7. フェルミ面

SCF計算とbands計算のログファイルを指定し、フェルミ面を表示します。

フェルミ面の表示には FermiSurfer を使用します。 # of K Points にbands計算時のk点分割数を指定し、 Calc ボタンを押すとフェルミ面が表示されます。

6.16.8.8. 誘電関数

誘電関数計算後の作業フォルダを指定し、誘電関数を表示します。

Direction

取得する誘電関数の方向を指定します。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.9. IR/ラマンスペクトル

フォノン計算後の作業フォルダとSCF計算のログを指定し、IRおよびラマンスペクトルを表示します。

サブウィンドウの操作方法は IR Spectrumウィンドウ を参照してください。

6.16.8.10. フォノン分散曲線

フォノン分散計算後の作業フォルダを指定し、フォノン分散曲線を表示します。

ASR

適用するAcoustic Sum Ruleの種類を指定します。

K Points

取得する分散曲線のパスを指定します。 各行には、x, y, z成分をそれぞれ2pi/aの単位で記述し、その横に次の点までの間の分割数を記述します。(合計4カラムをスペース区切りで入力)

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.11. フォノン状態密度

フォノン分散計算後の作業フォルダを指定し、フォノン状態密度を表示します。

ASR

適用するAcoustic Sum Ruleの種類を指定します。

K Points

フォノンDOS計算時のK点の分割数を指定します。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.12. 電荷/エネルギー分布 (esm1)

ESM計算(assume_isolated=esm)で出力されるesm1ファイルを指定し、z軸方向の電荷またはエネルギーの分布を表示します。

2つのesm1ファイルの差をプロットすることもできます。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.13. 1D-RISM RMS変化 (pwout)

RISM計算(trism=.True.)の最初に実行される1D-RISM計算のRMSの変化をプロットします。

Draw

グラフを表示します。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.14. 3D/Laue-RISM RMS変化 (pwout)

RISM計算(trism=.True.)実行時の、最後のSCFステップにおける3D-RISMまたはESM-RISM計算のRMSの変化をプロットします。

Draw

グラフを表示します。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.15. 溶媒原子間相関関数 (1drism)

RISM計算(trism=.True.)で出力される1drismファイルを用いてRISM領域の原子間相関関数(動径分布関数)を算出します。

Obtain Chemical Potentials

溶媒分子間の化学ポテンシャルをcsv形式で出力します。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.8.16. 溶媒密度/エネルギー分布(rism1)

RISM計算(trism=.True.)で出力されるrism1ファイルを用いて、DFT領域-RISM領域が接する方向(界面垂直方向)の溶媒密度・エネルギー・電荷を算出します。

Draw

グラフを表示します。 必要に応じて結果解析用プログラムが実行されます。

Close

ウィンドウを閉じます。

グラフ描画エリアの操作方法は グラフの操作方法 を参照してください。

6.16.9. MOLファイルを作成

RISM計算(trism=.True.)で使用される溶媒のMOLファイルを作成します。溶媒分子を1分子メインウィンドウに作成した上で本機能を呼び出してください。LAMMPSのdata形式を入力にする際には Use parameters in displayed file にチェックを入れてください。

作成したファイルはMOLファイルのキーワード設定ウィンドウの RISM(1) タブの Directory for MOL Files で指定したフォルダに配置してください。

6.16.10. Nudged Elastic Band

6.16.10.1. ワークフロー設定

NEB計算の条件を設定し実行します。NEBの実行には neb.x を使います。

始状態と終状態それぞれの構造最適化計算を終えた状態で設定してください。

6.16.10.2. 遷移状態

NEB計算後のファイルを指定し、反応座標に沿ったエネルギーと原子構造の変化を表示します。

アニメーション表示の操作方法は Animation表示エリア を参照してください。

6.16.11. BoltzTraP

BoltzTraPでは、QuantumESPRESSOでのnscf計算のアウトプットをもとに熱電特性の計算を行います。

6.16.11.1. キーワード設定・実行

BoltzTraPを用いたプリ・ポスト処理の計算条件を設定し、プリ処理の実行を行います。

Create .intransファイル ボタン

Quantum ESPRESSOのnscf計算のアウトプットファイル (.pwout)を読み込み、BoltzTraP設定ファイル(.intrans)を生成します。 アウトプットファイルを仮にmg2si_nscf.pwoutとすると、同じ階層にmg2si_nscfという名前の作業フォルダを生成します。 mg2si_nscf.intransはmg2si_nscf内に生成されます。

intransファイルの作成に成功した場合、ファイルの内容を読み込み、下記キーワードの入力欄に反映します。

Fermilevel (Ry)

pwoutファイルから読み込んだフェルミエネルギーが設定されています。

energy grid

設定エネルギーの間隔を指定します。

energy span

フェルミレベル周辺の計算に考慮に入れるバンドエネルギーの範囲を指定します。

number of electrons

単位格子内の電子の個数を指定します。

lpfac

バンドエネルギーをフーリエ展開によって補完する際の因子を指定します。

efcut

化学ポテンシャルを変えて計算する範囲を指定します。

Tmax

設定温度の上限値を指定します。

temperature grid

設定温度の間隔を指定します。

energy of bands

DOSから得られたバンドのエネルギー幅を指定します。

Calculate expansion coeff

チェックが入っている場合、膨張係数を計算を計算します。

Start BoltzTraP ボタン

設定条件を元にintransファイルを再作成し、BoltzTraPを実行します。 このとき、以下のファイルとフォルダが生成されます。

下記では、計算終了時点での作業フォルダ(mg2si_nscf)内の主なファイルを記載します。

種類

説明

.intfansファイル
mg2si_nscf.intrans

BoltzTraPのインプットファイルです。

.traceファイル
mg2si_nscf.trace

BoltzTraPで計算された熱電特性のエネルギー、温度依存性に関する情報が出力されたファイルです。 BoltzTraP結果読み込みメニューではこのファイルを読み込み可視化を行います。

Cancel ボタン

何もせずにキーワード設定・実行ウィンドウを閉じます。

6.16.11.2. 結果読み込み

BoltzTraPによって計算された下記の熱電特性を読み込み、可視化を行います。

  • ゼーベック係数(Seebek coefficient)

  • 電気伝導度(Electrical conductivity)

  • 熱伝導率(Electrical thermal conductivity)

  • 出力因子(Power factor)

  • 性能指数(Figure of merit)

各温度における特性値のエネルギー依存性を表示したい場合はコンボボックスからT [K]を選択し、リストから目的の温度を選択します。 各エネルギーにおける特性値の温度依存性を表示したい場合はコンボボックスからE-Ef [eV]を選択し、リストから目的のエネルギーを選択します。

6.16.12. Phonopy

Phonopyでは、以下の3つの工程で計算を行います。

  1. 与えられたQuantum ESPRESSOインプットファイルを元にスーパーセルを作成する。 (プリ処理)

  2. 生成された全てのスーパーセルに対し、Quantum ESPRESSOを実行する。

  3. Quantum ESPRESSOのアウトプットファイルから、ForceSetsファイルを作成し、 Phononバンド、DOS、熱物性などの計算を行う。(ポスト処理)

6.16.12.1. キーワード設定・実行

Phonopyを用いたプリ・ポスト処理の計算条件を設定し、プリ処理の実行を行います。

Open ボタン

Quantum ESPRESSOのインプットファイル (*.in,*.pwin)を読み込みます。 Phonopyでのポスト処理では、応力の情報を必要とします。このため読み込むファイルは tprnfor, tstressキーワードを含んでいる必要があります。 Phonopy用のQuantum ESPRESSOのインプットファイルは、 Quantum ESPRESSOキーワード設定のPreset=Phonopyを使用することで設定できます。

DIM

スーパーセルのx, y, z方向のリピート回数を半角スペース区切りで指定します。

MP

PhonopyでPhonon DOSや熱物性の計算を行う際の逆格子を半角スペース区切りで指定します。

ATOM_NAME

単位格子に含まれる元素を半角スペース区切りで指定します。 Open ボタンでインプットファイルを開いた時点で自動的に入力されます。

Start ボタン

設定条件を元にPhonopyを実行し、プリ処理であるスーパーセルの作成を実行します。 このとき、以下のファイルとフォルダが生成されます。

種類

説明

batファイル
si.bat

Phonopyのプリ処理を実行するためのバッチファイルです。

shファイル
si.sh

Phonopyのプリ処理を実行するためのシェルスクリプトファイルです。

si_ph_dataフォルダ
si_ph_data

計算の作業フォルダです。

作業フォルダsi_ph_dataには以下のファイルが生成されます。

種類

説明

mesh.confファイル
mesh.conf

Phonopyのポスト処理にて、状態密度や熱物性を計算するときに使用されます。

band.confファイル
band.conf

Phonopyのポスト処理にて、バンド構造を計算するときに使用されます。

headerファイル
header.in
si.pwinで指定された構造情報以外のキーワード情報が記載されています。
supercellファイル
supercell-*.in
Phonopyにより生成されたスーパーセルの情報がQuantum ESPRESSOのインプットファイル形式で記載されています。
スーパーセルのパターンは複数生成されるため、*の部分には1, 2, などの数字が入ります。
tmpファイル
tmp-*.in
header.inとsupercell-*.inを結合したファイルです。

Cancel ボタン

何もせずにキーワード設定・実行ウィンドウを閉じます。

6.16.12.2. confファイル編集

confファイルをテキストエディタで開きます。 キーワード設定画面で設定したキーワードを編集したい場合に用います。

6.16.12.3. Quantum ESPRESSO連続実行

キーワード設定・実行画面で生成された、全てのスーパーセルに対し、Quantum ESPRESSOを実行します。 このメニューを用いた場合、Quantum ESPRESSOはローカル環境で実行されます。

6.16.12.4. Phonopy実行

Phonopyのポスト処理を実行します。

この時、作業フォルダ :file: si_ph_data に以下のファイルが生成されます。

種類

説明

shファイル
phonopy.sh

Phonopyのポスト処理を実行するためのシェルスクリプトです

band.yamlファイル
band.yaml

Phonopyのポスト処理で計算されたバンド構造の情報が出力されています。

dos.datファイル
dos.dat

Phonopyのポスト処理で計算された状態密度の情報が出力されています。

thermal_properties.yamlファイル
thermal_properties.yaml

Phonopyのポスト処理で計算された熱物性の情報が出力されています。

6.16.12.5. バンド構造

作業フォルダに含まれるband.csvをもとにバンド構造を表示します。

6.16.12.6. 状態密度

作業フォルダに含まれるtoal_dos.csvをもとに状態密度を表示します。

6.16.12.7. 熱物性

作業フォルダに含まれるthermal_properties.csvをもとに熱物性を表示します。