異なる構造同士を比較する際の全エネルギーの扱い方についての質問

Posted on : August 06, 2024 (Tue) 14:18:07

by 久木田　真治

赤井グループの皆様へ

お世話になっております。東京工業大学大学院の久木田です。

今回お聞きしたいことは、異なる構造同士を比較する際の全エネルギーの扱い方です。
以前から継続しているNi3Nb・D022構造の計算において、ある程度構造最適化が落ち着いたため、今度は他の安定相（D0A構造）との比較や、fccの全エネルギーとの差分から生成エネルギーを求めることにしました。

しかし、計算後に差分をとったところ10000-30000 eV/atomくらいとなり、生成エネルギーとして考えるにはかなり大きな値となってしまいました。（差分をとるときには、結晶の原子の数で割って規格化しています。またRyからeVに変換しています）

また、akaikkrを用いたある論文においても、ある二つの構造間のエネルギー差を出した際に、4 Ryくらいとなっていました。しかし、試しに自分でも計算したところ、約22000 Ryという値になり、こちらも明らかに違うという結果となりました。

ただ、いずれの組み合わせでも、各構造における全エネルギーの差ははおおよそ2か4の倍数に近い値となっていました。そこで、試しに２または4で割って差分をとってみると数百 meV/atomオーダーとなり、それなりに妥当そうな値に落ち着きました。上記の論文の構造も同様の方法で15 Ryくらいに落ち着きました。
この2・4という数字は単位胞なのではないのかと考えているのですが、確証が持てない状況です。

そこで今回質問したい内容としては、以下の２つとなります。

・akaikkrの計算結果はセル単位で出力されるとありますが、これは結晶構造全体を指すのでしょうか、それとも単位胞を指すのでしょうか。

・異なる結晶構造同士を比較する際には、いままで結晶内の原子の数で規格化していたのですが、これは単位胞の数で規格化するべきなのでしょうか。それとも単位胞の数×原子の数で規格化するべきなのでしょうか。
(例としては、単位胞8、原子数16となる構造Aと、単位胞2、原子数8となる構造Bで比較を行う場合、A/8-B/2とするべきか、A/16-B/8とするべきなのか、あるいはA/(8×16)-B/(2×8)とするべきなのか。)

何度も自分ばかり質問してしまい、お手数おかけしますが、ご教授いただけると幸いです。
よろしくお願いいたします。

久木田