TRHEPD 順問題ソルバー¶
2DMAT は順問題ソルバーのひとつとして、 反射高速(陽)電子回折(RHEED, TRHEPD)の強度計算 (A. Ichimiya, Jpn. J. Appl. Phys. 22, 176 (1983); 24, 1365 (1985)) を行うプログラム sim-trhepd-rheed のラッパーを提供しています。 本チュートリアルでは sim-trhepd-rheed を用い、様々なアルゴリズムを利用した解析を行います。 最初に、チュートリアルを行うために必要な sim-trhepd-rheed のインストールおよびテストを行います。
ダウンロード・インストール¶
まずチュートリアルの前提として、 2DMAT フォルダがある場所にいることを仮定します。:
$ ls -d 2DMAT
2DMAT/
GitHub の sim-trhepd-rheed リポジトリから、ソースコード一式を入手し、ビルドします。:
git clone http://github.com/sim-trhepd-rheed/sim-trhepd-rheed
cd sim-trhepd-rheed/src
make
makeが成功すると、 bulk.exe 及び surf.exe が作成されます。
計算実行¶
sim-trhepd-rheed では、最初に bulk.exe で表面構造のバルク部分に関する計算をします。
その後、 bulk.exe の計算結果 (bulkP.b ファイル) を用いて、 surf.exe 表面構造の表面部分を計算します。
このチュートリアルでは実際に、 TRHEPD 計算をしてみます。
サンプルとなる入力ファイルは2DMAT の sample/sim-trhepd-rheed にあります。
まず、このフォルダを適当な作業用フォルダ work にコピーします。
cd ../../
cp -r 2DMAT/sample/sim-trhepd-rheed/solver work
cd work
次に bulk.exe と surf.exe を work にコピーします
cp ../sim-trhepd-rheed/src/bulk.exe .
cp ../sim-trhepd-rheed/src/surf.exe .
bulk.exe を実行します。
./bulk.exe
上記実行時に、以下のように出力され、バルクファイル bulkP.b が生成されます。
0:electron 1:positron ?
P
input-filename (end=e) ? :
bulk.txt
output-filename :
bulkP.b
続いて、 surf.exe を実行します。
./surf.exe
上記実行時に、以下のように出力されます。
bulk-filename (end=e) ? :
bulkP.b
structure-filename (end=e) ? :
surf.txt
output-filename :
surf-bulkP.md
surf-bulkP.s
実行後に、ファイル surf-bulkP.md 、 surf-bulkP.s
及び SURFYYYYMMDD-HHMMSSlog.txt が生成されます。
(YYYYMMDD、 HHMMSS には実行日時に対応した数字が入ります)
計算結果の可視化¶
surf-bulkP.s は以下の通りです。
#azimuths,g-angles,beams
1 56 13
#ih,ik
6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 0 -1 0 -2 0 -3 0 -4 0 -5 0 -6 0
0.5000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.1595E-01, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00,
0.6000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.1870E-01, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00,
0.7000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.2121E-01, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00,
0.8000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.2171E-02, 0.1927E-01, 0.2171E-02, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00,
0.9000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.4397E-02, 0.1700E-01, 0.4397E-02, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00,
0.1000E+01, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.6326E-02, 0.1495E-01, 0.6326E-02, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00, 0.0000E+00,
(以下略)
上記ファイルより、縦軸に角度（5行目以降の1列目データ）と(0,0)ピークの強度（5行目以降の8列目データ）から
ロッキングカーブを作成します。
Gnuplot等のグラフソフトを用いる事も出来ますが、ここでは、 2DMAT/script フォルダにあるプログラム plot_bulkP.py を用います。
以下のように実行して下さい。
python3 ../2DMAT/script/plot_bulkP.py
以下のような plot_bulkP.png が作成されます。
Si(001)-2x1面のロッキングカーブ。¶
この00ピークの回折強度のデータに対し、コンボリューションを掛けたうえで規格化します。
surf-bulkP.s を準備して、 make_convolution.py を実行してください。
python3 ../2DMAT/script/make_convolution.py
実行すると、以下のようなファイル convolution.txt ができあがります。
0.500000 0.010818010
0.600000 0.013986716
0.700000 0.016119093
0.800000 0.017039022
0.900000 0.017084666
（中略）
5.600000 0.000728539
5.700000 0.000530758
5.800000 0.000412908
5.900000 0.000341740
6.000000 0.000277553
1列目が視射角、2列目が surf-bulkP.s に書かれた00ピーク回折強度のデータに
半値幅0.5のコンボリューションを付加して規格化したものです。