Basic TranSIESTA calculation
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- TranSIESTA 개요
TranSIESTA 개요
SIESTA 내 구현된 TranSIESTA는 density functional theory (DFT)과 non-equilbrium Green function (NEGF) 방법론을 결합한 DFT-NEGF 방법론 기반으로 양자수송 특성 계산할 수 있는 프로그램이다.1 DFT-NEGF의 알고리즘을 먼저 살펴보자.
TranSIESTA는 위의 DFT-NEGF 알고리즘에 따라서 구현된 코드로 이를 통해 양자수송 특성을 계산하는 과정을 다음과 같다.
가장 먼저 junction modeling 과정은 양자수송 특성 계산의 대상인 junction을 모델링하는 과정이다. 일반적으로 주기적 경계 조건을 가지는 DFT 계산의 모델과 다르게 junction 모델을 몇가지 특징을 가진다. 이에 대해서는 바로 다음장에서 알아본다.
그 다음로 electrode calculation 과정은 DFT-NEGF 계산에서 전극에 해당하는 self-energy를 계산하기 위한 헤밀토니안을 얻는 과정이다. 이때 과정에서는 주기적 경계조건을 가진 벌크 구조의 전극에 대해 평형 상태의 DFT 전자구조 계산 필요한다. 이는 SIESTA 프로그램을 통해 진행한다.
그 다음으로는 scattering region calculation이다. 이 과정에서는 이전 electrode calculation에서 얻은 전극의 헤밀토니안 정보를 가지고 self-energy를 계산하고 이를 통해서 NEGF 계산을 수행하는 단계이다. 비평형 상태의 밀도행렬이 수렴할 때까지 반복적인 계산을 수행하여 비평형 상태의 전자구조 특성을 얻을 수 있다. 이에 대한 계산은 TranSIESTA 프로그램으로 진행된다.
마지막 과정인 post-processing 과정에서는 이전 단계에서 얻은 수렴된 Green's function 등의 정보를 기반으로 전류 특성과 같은 양자수송 특성을 얻는 과정이다. 이에 대한 계산은 Tbtrans 유틸리티 코드로 수행할 수 있다.
참고문헌
[1]: Mads Brandbyge, José-Luis Mozos, Pablo Ordejón, Jeremy Taylor, and Kurt Stokbro, Phys. Rev. B 65, 165401 (2002)