Nanosurf Lab

User Tools

Site Tools

Trace:
band_structure_of_nanocrystals

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revision Previous revision
Next revision 		Previous revision
band_structure_of_nanocrystals [2014/11/18 14:33]
prokop 		band_structure_of_nanocrystals [2014/11/20 15:43]
Line 1: Line 1:
-====== Band structure of nanocrystals ====== 
  
-The 'fuzzy band structure'​ (i.e. cluster without periodic boundary condition) of an nanocrystal can be obtained by Fourier transform of it's eigenstates. See [[http://​journals.aps.org/​prb/​abstract/​10.1103/​PhysRevB.87.195420|Hapala et.al,​Phys.Rev.B87,​195420]]. In fireball there are two methods to do this projection. 
-  - **3D Fourier transform of molecular orbitals** - in this method we choose several molecular orbitals, project them on grid and let fireball execute Fast fourier transform on this grid. The problem is that the result is complex ( real part correspond to symmetric components of the real wavefunction and imaginary part to antisymetric componenets ). For easier visualization we compute square of absolute value, which corresponds to density of the state in k-space. This property is exported as .xsf file.    
- 
- 
-=== Availability === 
- 
-this is implemented only in Prokop'​s personal versions of Fireball located in  
-  /​data/​home/​hapala/​Fireball_dev/​src_1.0-BSfinal 
-  /​data/​home/​hapala/​Fireball_dev/​progs_Jellium_mod 
- 
-==== 3D Fourier fransform of Molecular Orbitals ==== 
- 
-''​fireball.in''​ 
- &​OPTION 
- basisfile ​ = answer.bas ​ 
- nstepf ​    = 1 
- icluster ​  = 1 
- ifixcharge = 1 
- dt         = 0.5 
- &END 
- &​OUTPUT 
- iwrtewf ​    = 1 
- &END 
- &MESH 
- iewform = 5 
- npbands = 5 
- pbands = 159,​160,​161,​162,​163 
- &END 
- 
-''​kmap.optional''​ 
- 
- 1                  # byEnerg ​  - if 1 choose orbitals by energy range else choose by pbands list 
- -8.59705 ​  ​1.09186 # Emin Emax - energy range 
- 0                  # PlotXSF? ​ - save .xsf files 
- 0                  # PlotPPN? ​ - save 2D projectins (max along z-axis) into ppn image file for quick overview ​ 
- 0                  # PlotImag? - save real and imaginery part to independent files  fft_Im_XXXX.xsf and fft_Re_XXXX.xsf 
- 1                  # GetMaxPos - if 1 for each MO writes out position of global maximum of k-space density int kmaxs.dat 
- 5.50               # alat      - lattice constant in angstroem 
- 0                  # ValIn     - write out value in different points defined in ksamples.optional 
- 
-''​ksample.optional''​ 
- 
-    26                  nksamples 
-    2.0  0.0  0.0   # HOMOs Gamma 100 
-    0.0  2.0  0.0    
-    0.0  0.0  2.0    ​ 
-   ​-2.0 ​ 0.0  0.0  
-    0.0 -2.0  0.0    
-    0.0  0.0 -2.0    
-    1.0  1.0  1.0   # HOMOs Gamma 111 
-   ​-1.0 ​ 1.0  1.0    
-    1.0 -1.0  1.0    
-   -1.0 -1.0  1.0    
-    1.0  1.0 -1.0    
-   ​-1.0 ​ 1.0 -1.0    
-    1.0 -1.0 -1.0    
-   -1.0 -1.0 -1.0    
-    0.0  1.0  1.0   # LUMOs   X 
-    0.0 -1.0  1.0    
-    0.0  1.0 -1.0    
-    0.0 -1.0 -1.0    
-    1.0  0.0  1.0  ​ 
-   ​-1.0 ​ 0.0  1.0    
-    1.0  0.0 -1.0    
-   ​-1.0 ​ 0.0 -1.0    
-    1.0  1.0  0.0    
-   ​-1.0 ​ 1.0  0.0  
-    1.0 -1.0  0.0  
-   -1.0 -1.0  0.0  
- 
- 
-''​ kmaxs.dat ''​ 
- 
-   ​iband,​ eigen_k(iband,​1), ​  ​imax, ​   jmax,     kmax, ValMax, ​             rimax, ​         rjmax, ​       rkmax 
-   ​107 ​    ​-7.40951516 ​       -3        -3        -3   ​2968.71621697 ​    ​-0.70854607 ​    ​-0.70769619 ​    ​-0.70733483 
-   ​108 ​    ​-7.38731466 ​       -4        -3        -2   ​3133.46757266 ​    ​-0.94472810 ​    ​-0.70769619 ​    ​-0.47155655 
-   ​109 ​    ​-7.38677828 ​       -4        -2        -3   ​3128.34104148 ​    ​-0.94472810 ​    ​-0.47179746 ​    ​-0.70733483 
-   ​110 ​    ​-7.26838823 ​       -4        -4         ​0 ​  ​1878.06049291 ​    ​-0.94472810 ​    ​-0.94359492 ​     0.00000000 
-   ... 
- 
- 
-''​ksamples.dat''​ 
- 
-    Ei         ​rho(k1) ​         rho(k2) ​       rho(k3) ​        ​rho(k4) ​         rho(k5) ​       rho(k6) 
-  -2.08815 ​    ​16.68657904 ​     3.16266264 ​    ​10.09450414 ​    ​16.68657904 ​     3.16266264 ​    ​10.09450414 ​    ... 
-  -2.08681 ​     5.87885299 ​    ​17.02497532 ​    ​10.22090870 ​     5.87885299 ​    ​17.02497532 ​    ​10.22090870 ​    ​... ​ 
-  -2.06449 ​    ​28.89941918 ​    ​27.76432636 ​    ​29.01794378 ​    ​28.89941918 ​    ​27.76432636 ​    ​29.01794378 ​    ... 
-  ... 
- 
-{{:​fouruermo.png|}} 
- 
-==== 1D cuts of Fuzzy Band Structure ==== 
- 
-''​fireball.in''​ 
- 
- &​OPTION 
- basisfile ​ = answer.bas ​ 
- nstepf ​    = 1 
- icluster ​  = 1 
- ifixcharge = 1 
- dt         = 0.5 
- &END 
- &​OUTPUT 
- iwrtewf ​    = 1 
- &END 
- &MESH 
- iewform = 6 
- &END 
- 
-''​kscan.optional''​ 
- 
- 1                                # byEnerg 
- -8.0000 ​ 1.0000 ​              # Emin Emax 
- 5.50                             # alat 
- 48   ​100 ​                        # nlines nkpoints 
- 2.0  0.0  0.0   ​1.0 ​ 1.0  0.0 
- 2.0  0.0  0.0   1.0 -1.0  0.0  
- 2.0  0.0  0.0   ​1.0 ​ 0.0  1.0  
- 2.0  0.0  0.0   ​1.0 ​ 0.0 -1.0 
- 0.0  2.0  0.0   ​1.0 ​ 1.0  0.0 
- 0.0  2.0  0.0  -1.0  1.0  0.0 
- 0.0  2.0  0.0   ​0.0 ​ 1.0  1.0 
- 0.0  2.0  0.0   ​0.0 ​ 1.0 -1.0 
- 0.0  0.0  2.0  -1.0  0.0  1.0    ​ 
- 0.0  0.0  2.0   ​1.0 ​ 0.0  1.0  ​ 
- 0.0  0.0  2.0   ​0.0 ​ 1.0  1.0  ​ 
- 0.0  0.0  2.0   0.0 -1.0  1.0  ​ 
- -2.0  0.0  0.0  -1.0  1.0  0.0 
- -2.0  0.0  0.0  -1.0 -1.0  0.0  
- -2.0  0.0  0.0  -1.0  0.0  1.0  
- -2.0  0.0  0.0  -1.0  0.0 -1.0  
- 0.0 -2.0  0.0   1.0 -1.0  0.0 
- 0.0 -2.0  0.0  -1.0 -1.0  0.0 
- 0.0 -2.0  0.0   0.0 -1.0  1.0 
- 0.0 -2.0  0.0   0.0 -1.0 -1.0 
- 0.0  0.0 -2.0   ​1.0 ​ 0.0 -1.0    ​ 
- 0.0  0.0 -2.0  -1.0  0.0 -1.0  ​ 
- 0.0  0.0 -2.0   ​0.0 ​ 1.0 -1.0  ​ 
- 0.0  0.0 -2.0   0.0 -1.0 -1.0  
- 1.0  1.0  1.0    0.0  1.0  1.0 
- 1.0  1.0  1.0    1.0  0.0  1.0 
- 1.0  1.0  1.0    1.0  1.0  0.0 
- -1.0  1.0  1.0    0.0  1.0  1.0 
- -1.0  1.0  1.0   ​-1.0 ​ 0.0  1.0 
- -1.0  1.0  1.0   ​-1.0 ​ 1.0  0.0 
- 1.0 -1.0  1.0    0.0 -1.0  1.0  
- 1.0 -1.0  1.0    1.0  0.0  1.0  
- 1.0 -1.0  1.0    1.0 -1.0  0.0  
- -1.0 -1.0  1.0    0.0 -1.0  1.0 
- -1.0 -1.0  1.0   ​-1.0 ​ 0.0  1.0 
- -1.0 -1.0  1.0   -1.0 -1.0  0.0 
- 1.0  1.0 -1.0    0.0  1.0 -1.0  
- 1.0  1.0 -1.0    1.0  0.0 -1.0  
- 1.0  1.0 -1.0    1.0  1.0  0.0  
- -1.0  1.0 -1.0    0.0  1.0 -1.0  
- -1.0  1.0 -1.0   ​-1.0 ​ 0.0 -1.0  
- -1.0  1.0 -1.0   ​-1.0 ​ 1.0  0.0  
- 1.0 -1.0 -1.0    0.0 -1.0 -1.0 
- 1.0 -1.0 -1.0    1.0  0.0 -1.0 
- 1.0 -1.0 -1.0    1.0 -1.0  0.0 
- -1.0 -1.0 -1.0    0.0 -1.0 -1.0  
- -1.0 -1.0 -1.0   ​-1.0 ​ 0.0 -1.0  
- -1.0 -1.0 -1.0   -1.0 -1.0  0.0  
- 
-''​klines_XXXXX.dat''​ 
- 
-         ​1 ​   391.30476603 ​   391.30476603 ​   391.30476603 ​   391.30476603 ​   287.45162513 ​ ...  ​ 
-         ​2 ​   391.20959758 ​   391.21921233 ​   390.08793464 ​   391.61800721 ​   295.99428664 ​ ...  ​ 
-         ​3 ​   389.17880205 ​   389.77130848 ​   387.81208053 ​   388.10778349 ​   306.53352273 ​ ...  ​ 
-         ... 
- 
-''​klines_TOT.dat''​ 
- 
- 
-  Ei          rho(k1) ​        ​rho(k2) ​        ​rho(k3) ​        ​rho(k4) ​        ​rho(k5) ​      ​... ​   ​ 
-  -7.99755 ​   413.91048549 ​   428.76133304 ​   440.87314746 ​   450.14882297 ​   456.52837031 ​ ... 
-  -7.99140 ​   394.18797633 ​   403.02567283 ​   409.86012222 ​   414.38007661 ​   416.29758353 ​ ...  
-  -7.97472 ​   418.51477832 ​   433.83793597 ​   448.50901654 ​   462.18377663 ​   474.53904963 ​ ... 
-  -7.96729 ​   262.72449682 ​   269.69434762 ​   274.26597685 ​   275.89514172 ​   285.23659456 ​ ...  
-  ... 
- 
-=== plotting results === 
- 
- #​!/​usr/​bin/​python 
- from pylab import * 
- import numpy 
- dE    = 0.02             # [ eV ]choose width of energy-bins for plotting 
- F = transpose(genfromtxt( '​klines_TOT.dat'​ )) 
- Es = F[0] 
- Ps = transpose(F[1:​]) 
- Emin =Es.min(); Emax =Es.max() 
- Pgrid = zeros( ( int( (Emax-Emin)/​dE )+1 ,  shape(Ps)[1] ) ) 
- n = len(Es) 
- for i in range(n): 
- iE = int((Es[i]-Emin)/​dE) 
- #​Pgrid[iE] += Ps[i]       # overlaping (=degenerated) states are summed up 
- Pgrid[iE] = numpy.vstack([Pgrid[iE],​Ps[i] ]).max(axis=0) ​     # for overlaping (=degenerated) states is taken maximum 
- # choose color map reference here http://​wiki.scipy.org/​Cookbook/​Matplotlib/​Show_colormaps 
- cmap='​spectral'​ 
- figure( figsize=(5,​10) ) 
- extent = ( 0,2, Emin, Emax )  
- imshow( Pgrid, origin='​image',​ extent=extent,​ cmap = cmap ) 
- xticks([0,​2] , ['​$\Gamma$','​X'​],​ fontsize=16) ​       # x-axis ticks Gamma and X vector 
- colorbar() 
- savefig('​FuzzyBand.png', ​  ​bbox_inches='​tight'​ ) 
- show() 
- 
-{{:​si-bulk:​fuzzyband.png|}} ​   
band_structure_of_nanocrystals.txt ยท Last modified: 2014/11/20 15:43 (external edit)

Page Tools

Except where otherwise noted, content on this wiki is licensed under the following license: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International Donate Powered by PHP Valid HTML5 Valid CSS Driven by DokuWiki