这里会显示出您选择的修订版和当前版本之间的差别。
两侧同时换到之前的修订记录前一修订版后一修订版 | 前一修订版 | ||
atk:非共线自旋 [2016/12/15 20:42] – [密立根布居] nie.han | atk:非共线自旋 [2018/03/20 22:09] (当前版本) – liu.jun | ||
---|---|---|---|
行 17: | 行 17: | ||
</ | </ | ||
- | 非共线自旋体系是相当普遍存在的,并包含螺旋自旋(比如铬),螺旋体,斜交自旋(比如锰氧化物),和最通常的铁磁材料中的畴壁。ATK可以让您通过第一性原理来研究具有非线性自旋的体系,但它与熟悉的共线自旋的例子在技术上和概念上有很大差异。 | + | 非共线自旋体系是相当普遍存在的,并包含螺旋自旋(比如铬),螺旋体,斜交自旋(比如锰氧化物),和最通常的铁磁材料中的畴壁。QuantumATK可以让您通过第一性原理来研究具有非线性自旋的体系,但它与熟悉的共线自旋的例子在技术上和概念上有很大差异。 |
{{ : | {{ : | ||
行 32: | 行 32: | ||
</ | </ | ||
- | 在实际中非共线计算另一个重要方面是它们比对应的自旋极化或非极化计算在总体上需要更多的时间和内存。SCF自洽也可能更难达到,由于电子态有更多的自由度。为了提高非共线计算的自洽速率,两个重要特性被执行于ATK中: | + | 在实际中非共线计算另一个重要方面是它们比对应的自旋极化或非极化计算在总体上需要更多的时间和内存。SCF自洽也可能更难达到,由于电子态有更多的自由度。为了提高非共线计算的自洽速率,两个重要特性被执行于QuantumATK中: |
- 使用一个共线自旋极化计算作为初始点; | - 使用一个共线自旋极化计算作为初始点; | ||
行 161: | 行 161: | ||
===== 自旋转移矩 ===== | ===== 自旋转移矩 ===== | ||
+ | |||
+ | 我们接下来通过线性响应原理来计算自旋转移矩(STT)。计算遵循technical notes([[http:// | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | <WRAP center round info 100%> | ||
+ | **注意!** | ||
+ | |||
+ | 自旋转移矩(STT)是一个电子效应,通过在磁性隧道结或自旋阀上施加一个自旋极化电流,可以利用该效应改变磁性层取向。 | ||
+ | 在上图中,通过在一个厚磁层(“固定层”)通入一个电流来产生一个自旋极化电流,然后这个自旋极化电流随后指向第二个薄一些的磁层(“自由层”)。这使在自由层中的电子极化从而使它们的自旋方向与固定层的自旋方向对齐。固定层对自由层电子施加了一个扭矩以旋转它们的自旋角动量。然而,由于角动量守恒,“转动”电子对固定层施加一个相等但反向的扭矩-自旋转移矩。注意为了研究这个效应我们需要一个电子自旋的非共线表述! | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | 自旋转移矩可被用来翻转磁性随机存取存储器(MRAM)中的活性元素。这样的STT-MRAM具有低功耗和相比传统磁阻MRAM(使用磁场来翻转活性元素)更好的可扩展性的优势。 | ||
+ | 在原子尺度模型下计算STT主要有两种不同的方法: | ||
+ | - STT可以通过求自旋电流密度的散度来得到,$\nabla \cdot I_s$,在QuantumATK中可以通过格林函数方法求得。 | ||
+ | - 另一个计算STT的方法,这里以$\tau$来表示,是基于表达式$\tau = \bf{Tr} ( \delta \rho_\mathrm{neq} \bf{\sigma} \times \bf{B_\mathrm{xc}} )$,其中$\delta \rho_\mathrm{neq}$是非平衡贡献的自旋密度,$\bf{\sigma}$是泡利矩阵的一个矢量,而$\bf{B_\mathrm{xc}}$是交换关联磁场。 | ||
+ | 接下来您将使用方法2,它基于线性响应和推迟/ | ||
+ | |||
+ | * 重新打开Script Generator,移除旧的分析项目,添加{{: | ||
+ | * 双击SpinTransferTorque模块并为contribution选择**Left**。这样,您将计算**left -> right**线性响应电流。 | ||
+ | * 将脚本送到Job Manager并运行-这很快。 | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | 使用Viewer您现在可以可视化STT的空间分量。下图所示是Z分量的一个等值面(为了绘出构型放在等值面顶部,只需拖拽构型项到绘图上)。 | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | 使用1D Projector也可以很方便地将不同分量一起绘出。选择Vector component“x”, | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
===== 自旋轨道相互作用 ===== | ===== 自旋轨道相互作用 ===== | ||
+ | |||
+ | 自旋轨道(SO)耦合在电子结构计算中通常被忽略,但它实际上可以被包含在一个非共线计算中,只要使用合适的赝势。您可以从这个实例中找到更多细节[[http:// | ||
+ | |||
+ | 这里考虑的碳链具有一个很小的SO耦合,所以包含自旋轨道相互作用的电子结构其结果与上面部分得到的结果基本相同。即使这样,如果您希望在如上概述的计算中包含SO相互作用,只需将初始LSDA计算赝势变为OMX,并选择SOLDA作为交换关联代替在[[http:// | ||
+ | |||
+ | ==== OMX赝势 ==== | ||
+ | |||
+ | 当设置初始LSDA计算,保存为'' | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | OMX赝势总的来说需要大于默认75 Hartree的一个mesh cut-off。将其增加到比如150 Hartree: | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | ==== SOLDA交换关联 ==== | ||
+ | |||
+ | 在脚本中使用SOLDA代替NCLDA来读取'' | ||
+ | |||
+ | <code python> | ||
+ | # Get the calculator and modify it for noncollinear LDA with spin-orbit (SOLDA) | ||
+ | calculator = device_configuration.calculator() | ||
+ | calculator = calculator( | ||
+ | exchange_correlation = SOLDA.PZ, | ||
+ | iteration_control_parameters = iteration_control_parameters | ||
+ | ) | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||