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算例 11-fe-bcc-fm:bcc Fe 铁磁共线自旋极化计算(与非磁对照)

目的

  • 练习 scf.SpinPolarization on 与坐标行第 6、7 列(上/下自旋初始电子数)的写法;
  • 从 .out 读出总自旋磁矩、Mulliken 与 Voronoi 原子磁矩;
  • 用同一组参数比较铁磁(FM)与非磁(NM)两种状态的总能量。

对应教程:第11章 自旋极化、非共线磁性与交换耦合 §3。

文件说明

文件 说明
Fe_bcc_FM.dat bcc Fe 原胞(a = 2.866 Å,实验值),Fe5.5H-s3p2d1 / Fe_PBE19H(16 价电子),初始 10.0 / 6.0,k 网格 16³
job.slurm 先算 FM,再用 sed 生成并运行 NM 对照(scf.SpinPolarization off、8.0 / 8.0),最后打印能量与磁矩

运行前修改 DATA.PATH。

运行步骤

sbatch job.slurm
# or by hand:
mpirun -np 8 openmx Fe_bcc_FM.dat -nt 1 > fe_fm.std 2>&1

预期结果 / 如何检查

grep "Utot\." fe_fm.out fe_nm.out          # E(FM) should be clearly lower than E(NM)
grep "Total spin moment" fe_fm.out         # total spin moment per cell (1 atom)
grep -A 6 "Mulliken populations" fe_fm.out # Up / Down / Sum / Diff per atom
grep "by Voronoi charges" fe_fm.out        # Voronoi spin moment
  • 实验饱和磁矩约 2.2 μB/Fe;GGA 通常给出 2.2–2.3 μB 左右。Mulliken 的 Diff 在多组 d 基函数时可能略大,Voronoi 值可作对照;
  • Sum 列应为 16.000(Fe_PBE19H 的价电子数),Sum of MulP 的 total 应等于 ideal(neutral);
  • FM 比 NM 低数百 meV/atom 的量级是合理的;具体数值以你的计算为准;
  • fe_fm.sden.cube 是自旋密度,可在 VESTA 中以 ±0.005 左右的等值面查看。

注意事项

  • 输出的磁矩采用 OpenMX 约定(与电子的物理磁矩符号相反),对大小与 FM/AFM 判断没有影响。
  • k 点与电子温度会影响磁矩:建议把 scf.Kgrid 从 12³ 加密到 20³ 检查收敛,电子温度不要设得过高。
  • 若磁矩塌缩为 0,检查初始占据是否对称、混合权重是否过大。
  • 块(<... 与 ...> 之间)内不要写注释行;本输入把说明都放在块外。

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