WIEN2k の計算例

WIEN2k は全電子 FP-(L)APW+lo 法を用した第一原理固体計算コードで、電子構造・バンド構造・状態密度・応力最適化・スピン軌道相互作用 (SOC) などが可能である。ここでは「バルク結晶（例：TiC または MnO／FeSe）を例に，SCF 計算からDOS／バンド構造取得」までの流れを紹介する。

参考リンク

• WIEN2k ユーザーガイド： http://www.wien2k.at/reg_user/textbooks/usersguide.pdf
• “DFT (WIEN2k) and Wannier orbitals” チュートリアル： https://triqs.github.io/dft_tools/latest/tutorials/sr2mgoso6_soc.html

準備と構造定義

• 対象構造（例：TiC NaCl 構造）を準備。
• case.struct ファイルを作成（または CIF → struct 変換）
• 初期格子定数・原子位置を記入，空間群・対称性を設定
• init_lapw スクリプトを実行して初期化（近傍距離・原子球半径 RMT 等をチェック）

自己無撞着計算 (SCF)

• メインスクリプト：run_lapw（通常モード）や runsp_lapw（スピン分極）を実行
• 例：run_lapw -ec 0.0001 -cc 0.0001 のようにエネルギー収束（EC）・チャージ収束（CC）を指定。
• 出力ファイル case.scf や case.dayfile をチェック：エネルギー変化、チャージ距離 (:DIS) を確認。
• 収束後、必要に応じて格子最適化・内部座標最適化を実施

DOS／バンド構造計算

• SCF収束後、DOS 計算用に x lapw1, x lapw2 -qtl, x tetra 等のスクリプトを実行。
• バンド構造取得には k-点パスを定義し、x spaghetti 等を用いる。
• 例：FeSe のチュートリアルでは x lapw1 –band, x lapw2 –qtl –band, x spaghetti を順につないでいる。
• 得られた .agr / .ps ファイルを Gnuplot／Grace 等で可視化

応用設定：スピン軌道 (SOC)、ハイブリッド汎関数

• SOCを含める場合は init_so を実行して、run_lapw -so または runsp_lapw -so で計算。
• ハイブリッド汎関数 (例：mBJ, HYBR) を用いたバンドギャップ改善の例もあり。

注意事項・運用上のポイント

• RMT（原子球半径）と RKMAX（基底拡大率）の設定が精度に大きく影響。
• k-点密度・エネルギーカットオフ（ENCUT 相当）を適切に設定／収束確認することが重要。
• SOC／高精度モードでは計算コストが急増するため、リソース（メモリ・並列数）を考慮。
• 出力ログを grep :ENE や grep :DIS などで監視し、計算状態を把握。