<html>

<head>

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=iso-8859-1">

<style type="text/css" style="display:none;"> P {margin-top:0;margin-bottom:0;} </style>

</head>

<body dir="ltr">

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

Dear Professor Luiz, <br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

<br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

Thank you for your response. I have a couple of more questions.</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

<br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

<span style="font-size: 12pt;">>I</span><span style="font-size: 12pt;"><font size="2"><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted1">t gi</span><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted1">ves you the expectation values of the spin operator.</span><span style="font-size:11pt" class="ContentPasted1"><br class="ContentPasted1">

</span></font></span><br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

<font size="2"><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted0">>Simply put, "lsigma = 1,2,3" gives you the three orthogonal components of the spin vector.

</span><span style="font-size:11pt" class="ContentPasted0"><br>

</span></font></div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

<font size="2"><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted0"><br>

</span></font></div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0); background-color: rgb(255, 255, 255);" class="elementToProof">

<font size="2"><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted0">I'm repeating this just for clarity. So, "lsigma = 1,2,3" would

</span><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted0">give me the expectation values of the spin operator along the cartesian coordinate axes, x, y, and z, right?

</span><span style="font-size:11pt" class="ContentPasted0"><br>

</span></font></div>

<div class="elementToProof">

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

<br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);" class="ContentPasted3">

>You could, in principle, determine which direction this is and define locally what is spin up and spin down, I don't know if it's worth it, though.</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);" class="ContentPasted3">

<br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

How would I go about doing this? Is it possible to do this on Quantum Espresso itself? I don't think doing this would hold any value because the spin-up direction is also changing as the spin axis is changing. However, if the spin vector in the band is aligned

 in the local spin-up direction at all points along the k-path, it would be considered the spin-up band. So, I would like to learn how to compute it to increase my understanding of the system.<br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

<br>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

<span style="font-size: 12pt;">> </span><font size="2"><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted2">But if the bands are splitted and spin-polarized you will end up with a graph showing something similar to spin-up and spin-down bands.</span></font></div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

<font size="2"><span style="font-size: 12pt;" class="ContentPasted2">Got it. <br>

</span></font></div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

<br>

</div>

<div id="Signature">

<div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

<div style="color: black; font-size: 12pt;"><b><span style="color: rgb(153, 0, 0); font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">R</span><span style="color: rgb(153, 0, 0); font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">egards,</span></b>

</div>

<div style="color: black; font-size: 12pt;">

<div><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif"><b>Pratyush Manocha</b></span></div>

<div><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif">Graduate Student | M.S. Electrical & Computer Engineering</span><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif"><br>

</span></div>

<div><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-weight: normal; background-color: white;">School of Electrical and Computer Engineering</span><br>

</span></div>

<b><span style="color: rgb(179, 163, 105); font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Georgia</span></b><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif"> Institute of

</span><b><span style="color: rgb(179, 163, 105); font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Tech</span></b><span style="font-family:Arial,Helvetica,sans-serif">nology</span></div>

</div>

<div style="font-family: Calibri, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12pt; color: rgb(0, 0, 0);">

<img style="max-width: initial; width: 219.5px; height: 120.75px;" width="219" height="120" data-outlook-trace="F:1|T:1" src="cid:55e08a0f-cc73-4d36-8b82-45ea4b522d9d"><br>

</div>

</div>

</div>

</div>

<div id="appendonsend"></div>

<hr style="display:inline-block;width:98%" tabindex="-1">

<div id="divRplyFwdMsg" dir="ltr"><font face="Calibri, sans-serif" style="font-size:11pt" color="#000000"><b>From:</b> Luiz Gustavo Davanse da Silveira <lgsilveira@fisica.ufpr.br><br>

<b>Sent:</b> Monday, March 20, 2023 16:25<br>

<b>To:</b> Manocha, Pratyush <pmanocha@gatech.edu><br>

<b>Cc:</b> users@lists.quantum-espresso.org <users@lists.quantum-espresso.org><br>

<b>Subject:</b> Re: [QE-users] Requesting Help With Spin Orbit Coupling Spin-Separated Bands Extraction</font>

<div> </div>

</div>

<div class="BodyFragment"><font size="2"><span style="font-size:11pt;">

<div class="PlainText">Dear Pratyush Manocha,<br>

<br>

Now I'm the one who has to apologize about a delayed response.<br>

<br>

> Thank you for informing me about the "lsigma" keyword. While it doesn't<br>

> solve my problem of segregating spin-up bands from spin-down ones, it<br>

> gives me the expectation values of the total angular momentum along the<br>

> x, y, and z axes, right?<br>

<br>

It gives you the expectation values of the spin operator.<br>

<br>

> I tried extracting the data for GaAs, and I noticed from the results that<br>

> often, the expectation values are values other than 0.5, 0, and -0.5;<br>

> does this mean that, at these points, the band has a mix of both spin-up<br>

> and spin-down electrons?<br>

<br>

Well, you might find sources that describe it like that, but, as I see it,<br>

in noncollinear calculations each electronic state can have its own spin<br>

quantization axis. Therefore, global spin-up and spin-down states may not<br>

be a good description. Rather, depending on the complexity of your system,<br>

at each k-point of a given band spins may be align in a particular<br>

direction. You could, in principle, determine which direction this is and<br>

define locally what is spin up and spin down, I don't know if it's worth<br>

it, though. Simply put, "lsigma = 1,2,3" gives you the three orthogonal<br>

components of the spin vector. If you take the modulus, the result should<br>

be 0.5 (or close to it).<br>

<br>

> Another question I had is: when you say that I can color the bands<br>

> according to the spin values like a fatband plot, do you mean that each<br>

> band would individually be coloured from "colour a" to "colour b" based<br>

> on the spin values at the different k points along the chosen "k-path?"<br>

<br>

Exactly. This form of showing the data might not be useful if bands are<br>

degenerate. But if the bands are splitted and spin-polarized you will end<br>

up with a graph showing something similar to spin-up and spin-down bands.<br>

<br>

Best regards,<br>

<br>

Luiz Gustavo Silveira<br>

Assistant professor, Department of Physics - Federal University of Paran�<br>

Curitiba - Brazil<br>

<br>

<br>

Em Qui, Mar�o 9, 2023 11:47 pm, Manocha, Pratyush escreveu:<br>

> Dear Professor Luiz,<br>

><br>

><br>

> I apologize for my delayed response; I had exams to appear for.<br>

><br>

><br>

> Thank you for informing me about the "lsigma" keyword. While it doesn't<br>

> solve my problem of segregating spin-up bands from spin-down ones, it<br>

> gives me the expectation values of the total angular momentum along the<br>

> x, y, and z axes, right?<br>

><br>

> I tried extracting the data for GaAs, and I noticed from the results that<br>

> often, the expectation values are values other than 0.5, 0, and -0.5;<br>

> does this mean that, at these points, the band has a mix of both spin-up<br>

> and spin-down electrons?<br>

><br>

> Another question I had is: when you say that I can color the bands<br>

> according to the spin values like a fatband plot, do you mean that each<br>

> band would individually be coloured from "colour a" to "colour b" based<br>

> on the spin values at the different k points along the chosen "k-path?"<br>

><br>

> Thank you very much for helping me with this!<br>

><br>

><br>

> Regards,<br>

> Pratyush Manocha<br>

> Graduate Student | M.S. Electrical & Computer Engineering<br>

> School of Electrical and Computer Engineering<br>

> Georgia Institute of Technology<br>

> ________________________________<br>

> From: Luiz Gustavo Davanse da Silveira <lgsilveira@fisica.ufpr.br><br>

> Sent: Thursday, February 16, 2023 14:03<br>

> To: Manocha, Pratyush <pmanocha@gatech.edu><br>

> Cc: users@lists.quantum-espresso.org <users@lists.quantum-espresso.org><br>

> Subject: Re: [QE-users] Requesting Help With Spin Orbit Coupling<br>

> Spin-Separated Bands Extraction<br>

><br>

><br>

> Dear Pratyush Manocha,<br>

><br>

><br>

> I believe the spin_component variable doesn't work with noncollinear<br>

> calculations. You can however use the lsigma variable in bands.x input to<br>

> get the spin components at each k-point for every band. Then, for<br>

> instance, you can use this information to color the band plot according<br>

> to spin values (like a fatbands plot).<br>

><br>

> Best Regards,<br>

><br>

><br>

> Luiz Gustavo Silveira<br>

> Assistant professor, Department of Physics - Federal University of Paran�<br>

> Curitiba - Brazil<br>

><br>

><br>

> Em Seg, Dezembro 19, 2022 7:22 pm, Manocha, Pratyush escreveu:<br>

><br>

>> Dear All,<br>

>><br>

>><br>

>><br>

>> I am using QE-7.1 and want to plot the spin-orbit coupled bands for<br>

>> Silicon and later on, GaN. I ran a few simulations for Silicon (with a<br>

>> fully relativistic pseudopotential obtained from PSLibrary 1.0.0) by<br>

>> turning on the "lspinorb" and "noncolin" keywords and specifying a<br>

>> non-zero "starting_magnetization" in the "&system" namecard.  The<br>

>> simulation runs smoothly, however, when I try to extract the bands for<br>

>> just spin-down electrons using "spin_component=2" in the input file<br>

>> given to the bands.x code, it returns the following error: Error in<br>

>> routine punch_bands (1):      incorrect spin_component???.<br>

>><br>

>> I went through the archive and also tried simulating with various<br>

>> different keyword combinations using "nspin" and "lspinorb", and I found<br>

>>  that "lspinorb" requires non-colinear spin vectors whereas "nspin=2"<br>

>> requires colinear spins, therefore, they would not work simultaneously.<br>

>>  As a result, I can not use the "spin_component" keyword in the bands.x<br>

>>  input file to extract the spin separated bands. So my question is: if<br>

>> I<br>

>> am using "lspinorb=.true." and "noncolin=.true.", is there a way to<br>

>> extract the spin-up and spin-down conduction and valence bands<br>

>> separately?<br>

>><br>

>> Any help would be appreciated.<br>

>><br>

>><br>

>><br>

>> Regards,<br>

>> Pratyush Manocha<br>

>> Graduate Student | M.S. Electrical & Computer Engineering<br>

>> School of Electrical and Computer Engineering<br>

>> Georgia Institute of Technology<br>

>> [cid:f2b1f8a4-9ef8-4579-9715-844bf6b1658b]<br>

>><br>

>><br>

>><br>

><br>

><br>

><br>

<br>

<br>

</div>

</span></font></div>

</body>

</html>