Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Akbar zadeh,Seyed Javad Hashemifar
هادی اکبرزاده (استاد راهنما) سید جواد هاشمی فر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadreza Rasoulian Barzoki
محمدرضا رسولیان برزکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Development and optimization of Isfahan2.9 package, an interface program of Wien2k and Wannier90 packages
The extended Bloch functions are used frequently for description of crystal electronic behavior in reciprocal space. However this extended representation is not appropriate for calculation of properties related to electron behavior in real space such as Electron Traort and localization of electron in nano structures. An alternative approach for description of electronic behavior in real space is use of a set of localized functions such as maximally localized Wannier functions for representation of crystal orbitals. Wannier90 is an efficient package for calculation of maximally localized Wannier functions from the data of any computational ab-initio package. In this thesis, I have developed an interface program for converting the output eigenfunctions and eigenvalues of Wien2k code to the required input matrices for the Wannier90 code, to generate the maximally localized Wannier functions from the outputs of Wien2k that is a full potential electron wave functions package. The main inputs for Wannier90 code are wave functions overlap matrix elements and first-guess Wannier functions. In Wien2k, the basis functions and the overlap matrix elements are divided in to two parts, inside the atomic sphere and in the interstitial region. In this project, first we applied appropriate changes to extract wave function from the Wien2k calculations and then implemented proper programs for calculating the overlap matrix elements inside the atomic sphere and interstitial region. This software is able to calculate first-guess matrix for 36 hybrid orbital, Moreover first-guess Wannier function can be both atom center and bond center. Finally with this interface software of Wien2k and Wannier90, the Wannier function for bulk of Carbon and Silicon are calculated and verified by comparing the resulting band structure with the reliable first principle band structures. The developed software in this thesis is named Isfahan2.9. Key Words : MLWF'S, Bloch functions, Wien2k, Wannier90, Interface, Muffin-Tin, Lapw.
گستردگی استفاده از توابع بلوخ بدلیل توانایی ارزشمند آن‌ها در توصیف رفتار بلور در فضای اندازه حرکت (وارون) می‌باشد. استفاده از این توابع هنگامی که خواصی مورد نظر باشند که به رفتار الکترون در فضای معمولی مربوط می‌شوند، مانند ترابرد الکترون و محدودشدگی الکترون در مواد با مقیاس نانو چندان مناسب نیست. در مقابل توابع بلوخ، توابع جایگزیده‌ای به نام توابع وانیر معرفی می‌شوند که یک مجموعه‌ی کاملا جایگزیده هستند و توانایی چشمگیری در محاسبه خواص الکترون در فضای حقیقی و بویژه توصیف سیستم‌های با ساختار نانو دارند. معروف‌ترین بسته ‌محاسباتی برای محاسبه و تولید توابع وانیر، بسته‌محاسباتی Wannier90 می‌باشد این بسته محاسباتی بگونه‌ای است که برای آغاز محاسبات خود نیاز دارد که ورودی‌های آن توسط یک برنامه محاسباتی ابتدا به ساکن از قبل آماده شده باشد. در این پایان‌نامه تلاش شده است تا نرم‌افزار مناسبی برای تبدیل نتایج بدست آمده از بسته‌محاسباتی Wien2k به ورودی‌های مناسب Wannier90 نوشته شود تا در نهایت بتوان توابع وانیر را از این مسیر بدست آورد. مهم‌ترین ورودی‌های بسته محاسباتی Wannier90 ، عناصر ماتریس هم‌پوشانی توابع موج و ماتریس حدس اولیه تابع وانیر می‌باشند. با توجه به نوع توابع پایه در Wien2k ، ماتریس هم‌پوشانی به دو سهم داخل کره‌های اتمی و ناحیه بین جایگاهی تقسیم می‌شود.در این پایان‌نامه با اعمال تغییرات مناسب، توابع موج از نرم افزار Wien2k استخراج و سپس برنامه‌های مناسب برای محاسبه عناصر ماتریس هم‌پوشانی درون کره‌های اتمی و در منطقه بین جایگاهی نوشته شده است. این نرم‌افزار حدس اولیه را با استفاده از توابع موج اتمی محاسبه می‌کند و قابلیت محاسبه ماتریس حدس اولیه را برای 36 اوربیتال هیبریدی مختلف دارا می‌باشد . همچنین می‌تواند حدس اولیه را برای حالتی که مرکز حدس اولیه بر مرکز اتم منطبق می‌باشد ( حالت اتم مرکزی) و یا حالتی که مرکز حدس اولیه بر مرکز پیوند قرار می‌گیرد (حالت پیوند مرکزی )، محاسبه کند. در نهایت با استفاده از این نرم‌افزار اتصال‌دهنده بسته‌های محاسباتی Wien2k و Wannier90 ، توابع وانیر، برای دو ساختار انبوهه کربن و سیلیکون محاسبه و انطباق بسیار خوب ساختار نواری این دو سیستم با یک ساختار نواری قابل اطمینان مشاهده شده است. نرم‌افزار نوشته شده در این پایان‌‌نامه که نقش این واسطه را بعهده دارد، Isfahan2.9نام دارد. کلمات کلیدی: توابع وانیر بیشینه جایگزیده، توابع بلوخ، Wien2k، Wannier90، واسطه، موفین-تین، Lapw

تحت نظارت وف ایرانی