ATK-DFT-PlaneWave:全功能平面波密度泛函理论计算引擎

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      从 O-2018.06 版开始,QuantumATK 材料与器件模拟平台新增了 DFT-PlaneWave 全功能平面波密度泛函理论计算引擎。代码与平台的图形用户界面 NanoLab 完美集成,可能是目前最灵活和友好的平面波程序。DFT-PlaneWave 实现了赝势和平面波基组相结合的第一性原理密度泛函理论电子结构计算方法。DFT-PlaneWave 使用内置的模守恒赝势,涵盖了元素周期表中绝大部分的元素。ATK-DFT 实现了众多版本的局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)的交换关联函数。meta-GGA、DFT-1/2、HSE06杂化泛函等则可以准确、快速地计算半导体、绝缘体材料的带隙。 现代的平面波 DFT 代码,完全自主开发的程序 基于平面波基组的DFT方法 模守恒赝势( SG15 和 PseudoDojo 势) 超过300种交换关联泛函(完全列表参见这里),包括 LDA:HL,PW,PZ,RPA,WIGNER,XA 等 GGA:BLYP,BP86,BPW91,PBE,PBES,PW91,RPBE,XLYP 等 Meta-GGA(TB09),DFT-1/2,用来计算半导体精确能隙 非共线、限制性和非限制性的自旋极化计算 自旋轨道耦合计算 HSE06 杂化泛函 使用新颖的 Adaptively Compressed Exchange(ACE)算符方法,比传统方计算性能更佳(参考:https://arxiv.org/abs/1601.07159 & https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.6b00092) 本征值求解算法 默认使用 Generalized Davidson method – 稳定强壮的方法 还包含 Projected Preconditioned Conjugated Gradient(PPCG)算法,用于计算厄米矩阵的很多极端的本征对(https://arxiv.org/abs/1407.7506 & https://doi.org/10.1016/j.jcp.2015.02.030),大体系并行时提供更好的效果(多进程处理一个k点) 多级别并行优化 NEB […]

QuantumATK用户群与发表文章统计

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QuantumATK 在全世界范围里有几百家单位构成的活跃用户群体,其中包括绝大部分全球知名的半导体和微电子公司,以及众多的大学、研究所等学术研究机构。 QuantumATK在中国 QuantumATK在中国广受欢迎,用户单位包括北京大学、清华大学、复旦大学、南京大学、浙江大学、中国科技大学、中国科学院大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、吉林大学、武汉大学、山东大学、厦门大学、华中科技大学、湖南大学、中南大学、兰州大学、中山大学、华南理工大学、太原理工大学、郑州大学和苏州大学等知名大学,中国科学院下属的物理所、半导体所、力学研究所、化学所、金属所、宁波材料所、福建物质结构所等多家知名科研院所等,总计80余家单位中的100余个研究组。 QuantumATK发表文章统计 QuantumATK 自发布以来,在学术界获得了广泛的声誉。尤其在电子器件的原子级别模拟领域一直是普遍认可的行业标准。自 2002 年以来,使用 QuantumATK发表的文章累计超过2000余篇,其中不乏 Nature Materials、JACS、Nano Letter 等高水平的杂志文章。尤其值得一提的是,上述绝大多数为遍布世界各地的活跃用户发表。描述 ATK-DFT 方法的论文(Brandbyge, PRB, 2002)引用率已经超过 3000 余次。 谷歌学术上的统计结果 统计结果表面:(1)ATK全球用户数和活跃度增长明显;(2)传统器件体系的电子输运模拟占据绝对优势(约2400条);(3)新的应用领域(如材料调控与改性、表面吸附、材料界面、光催化、磁性材料、材料分子动力学、材料力学性质)等新领域均有文章发表。 使用QuantumATK(含老版本的VNL-ATK)软件在知名期刊上发表论文情况统计表(文章数截至2018年6月,Google Scholar统计) 杂志名 论文数 杂志影响因子 Nature Materials 1 38.891 Nature Nanotechnology 1 34.048 Advanced Materials 6 18.96 Nature Physics 1 18.791 Nano Letters 20 13.779 ACS Nano 13 13.334 Journal of the American […]

使用VNL和FHI-aims进行全电子计算

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概述       Virtual NanoLab(VNL)材料模拟平台现集成了先进的全电子密度泛函理论程序 FHI-aims,计算过程操作和在 VNL 中进行QuantumATK计算一样简单便捷。       FHI-aims是基于原子轨道线性组合基组的全电子密度泛函理论(DFT)程序包,支持HSE泛函、多体微扰理论等多种高级的交换关联理论方法。FHI-aims具有计算准确度高、速度快、并行效率高的特点,可以应用于千原子级别的大体系,用来模拟分子、团簇、表面、界面和块体材料等。       使用 VNL 中的 FHI-aims,你可以快速进行精确的全电子计算模拟,直接在 VNL 中研究材料的能量、精确能带、态密度等性质。 FHI-aims 全电子计算引擎 全电子 LCAO 程序,高效、高精度进行块体材料的 DFT 计算 使用高级的交换关联泛函方法,如 HSE、meta-GGA、非局域DFT、多体微扰理论、自洽的GW方法等 支持千原子级别的大体系计算 高度并行化 长程、精确的基组,支持1-102号元素 表面slab模型的偶极校正 非相对论、标量相对论总能计算 GW(目前仅适用于非周期体系) 空原子位,用于结合能的重叠校正 自由能方法 输出:电子密度、Kohn-Sham轨道、能带、态密度,等等 多数设置都有合理的默认值 更多的详细信息,参见: FHI-aims的主页 Virtual NanoLab 图形用户界面 快速构建块体材料结构 直接设置计算,不需要手动修改脚本 一次设置多个计算 计算作业管理器支持同时进行多个计算 结果分析工具直观易用 计算结果直接分析作图 更多信息参见: VNL 建模功能 VNL […]

VNL作为LAMMPS的用户界面

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概述 LAMMPS 是一个应用广泛的经验力场分子动力学程序,使用VNL可以: 快速构建多种模型并导出LAMMPS的文件; 导入LAMMPS 分子动力学轨迹,并使用VNL中的分析功能进行分析。 现在申请【获取永久免费学术版的VNL图形界面】,即可获得这些功能! 使用VNL快速构建结构模型 导入数据库中的结构 导出LAMMPS的数据格式 构建块体、表面、界面结构 构建分子模型 构建随机合金、多晶体系 构建无定形体系 使用packmol将分子充填到晶胞 更多详细介绍,请参见:【VNL的建模功能】。 使用 VNL 分析 LAMMPS 的结果 VNL支持超大体系的显示和分析 原子数可达百万级 VNL可以直接由分子动力学轨迹得到体系的各种分布函数和性质: 径向分布函数 速度/动能分布 速度自相关函数 局域质量密度分布 局域应力分析 从MD轨迹计算声子DOS 配位数分析 角分布函数 均方位移 Evolution of average nearest neighbor number with tine 中子散射结构因子 弹性常数(应力-应变曲线) 多种函数重叠作图 支持柱状图、线状图 显示MD模拟过程的原子速度 显示MD动画并支持自定义显示、按帧导出结构 导出动画文件 相关实例教程 使用VNL产生无定形结构 英文教程:Generating Amorphous Structures VNL和LAMMPS一起使用进行分子动力学研究 教程:在VNL中导入LAMMPS轨迹文件。 […]

QuantumATK图形界面现支持远程服务器作业提交

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最新的QuantumATK 2015版中的Job Manager支持设置设置远程服务器提交任务,该方法的特点是: 安全:仅使用SSH端口的加密通信;服务器端无需后台进程,无需单独开放其他端口,有效保障安全性,特别适合公共服务器上部署计算; 简单:支持自动创建任务文件夹和提交脚本,不需要终端登录服务器进行任务提交; 强壮:任务成功提交之后,即可断开与服务器的连接;不必担心网络问题造成的计算中断; 便捷:随时可以联机查看即可查看任务、下载计算结果。 参考 如何在图形界面上配置向远程服务器提交计算作业?(【详情】) 更多QuantumATK 2015版新功能详见:【VNL-ATK 2015 正式发布】 立即试用 QuantumATK! 下载QuantumATK软件安装包 申请QuantumATK的全功能试用许可 获取永久免费学术版的VNL图形界面  

VNL-ATK 2015 正式发布

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VNL-ATK 2015 版已经于 2015年10月21日正式发布,此版本包含了众多的新功能和显著的性能提升。 新功能概览 电子-声子相互作用 计算非弹性的电流、畸变势和迁移率 新的作业管理工具 可以向本机或远程服务器提交串行、并行计算任务(【详情】) 新的分子动力学(MD)和离子动力学功能 图形界面上新增多种MD结果分析函数,例如速度自相关函数、角分布函数、均方位移等 使用动量交换的非平衡态分子动力学(NEMD)计算(器件体系)热导 全新的刚体+一维最小化方法优化界面和器件结构 全局优化算法(用于晶体结构和相稳定性预测) ATK-Classical中新增core-shell等多种势函数 NEB计算的并行化 适应性动力学蒙特卡洛(KMC)模块,可以用于寻找反应路径,估计反应速率指前因子(HTST)以及粗粒化时间加速的MD 半导体材料模拟新功能 DFT计算的虚晶近似(VCA) 随机合金等体系超胞的有效能带分析 MGGA-TB09中可以对不同材料指定不同的c参数 图形界面上新的掺杂小工具 性能与并行计算提升 大幅提高计算和并行性能(充分使用稀疏矩阵技术),减少计算的内存和时间需求 VNL图形界面现可以处理百万数量级原子数体系 NEB计算基于路径上结构数的并行(较上一版本提速最多25倍) FHI-aims的Python接口 VNL支持其他计算代码 LAMMPS:导入、导出几何结构,用VNL的图形界面的MD分析工具和动画工具分析结果 Quantum ESPRESSO:导入导出工具,分析电子密度、态密度、能带等结果 增强VASP计算接口 VNL中嵌入OpenBabel支持 马上下载VNL-ATK 2015.0! 使用许可(License) 为运行此版本的软件,您的license文件中需要明确支持15.0或更高。我们将向所有购买时承诺更新至2015新版的用户提供免费更换license的升级服务。VNL-ATK的老版本用户可以付费升级,请与我们联系。 学术用户可以免费获得VNL图形界面的license。 为运行ATKClassical或在Builder中使用此功能,license文件中需要包含ATKClassical的信息,此功能免费向学术用户提供(学术用户的免费VNL图形界面使用许可也包含此功能),也可以与其他计算功能一同购买。 FHI-aims功能需要单独授权,欢迎与我们联系。 VASP接口(含生成输入文件、分析输出文件等功能)需要license文件中包含ATKVASP功能。所有购买了ATK-DFT/SE的用户都将免费获得此功能。VNL图形界面用户可单独购买VASP接口license,欢迎与我们联系。(注意:用户需自行获得VASP使用授权并正确编译安装。QuantumWise和费米科技都不提供任何形式的VASP代码和使用许可。) 其他感兴趣的老师和同学,欢迎与我们联系获得全功能的试用许可。 VNL-ATK 2015新功能 电子声子耦合 Quasi-inelastic(LOE)和fully inelastic XLOE 电声散射电流电压关系 可以使用ATK内提供的各种理论方法进行电子和晶格部分的计算 使用DFT、SE等计算电子部分 使用DFT、DFTB、经验势等计算声子(DFT计算声子可能非常耗时) 块体材料导出电子-声子散射矩阵 计算畸变势和迁移率(玻尔兹曼方程) 不限于弛豫时间近似 […]

VNL-ATK 2014.3 更新发布

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VNL-ATK 2014.3更新版本正式发布。此次更新修正了若干程序错误。请在更新维护期内的用户务必更新到最新版本。 主要变化 自旋极化、旋轨耦合、和非共线模型的许多修正 BSSE和Grimme势现在可以一起使用 nlsave和nlread现在可以正确保存和读取MGGA-TB09的c值 ATKClassical、TremoloX的更新 下载地址 http://www.quantumwise.com/download 更新详情 Serious bugs (frequent, or affecting calculation results, or causing large disruptions in core functionality) Spin-orbit, spin-polarized and non-collinear models corrected and improved Updated how all 3D grid objects are handled w.r.t. spin for consistency and correctness. For instance, you no longer specify the spin parameter […]

QuantumATK 支持的计算工具

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QuantumATK支持多种计算工具,包括四种QuantumWise自主开发的ATK-DFT-LCAO、ATK-DFT-PlaneWave、ATK-SemiEmpirical、ATK-ForceField。此外还支持VASP、Quantum Espresso、LAMMPS等多种第三方计算工具。 以下计算引擎由Synopsys自主开发,直接整合在NanoLab图形界面中,功能丰富,操作方便。 密度泛函理论(DFT)计算引擎:ATK-DFT-LCAO 基于原子轨道线性组合(LCAO) 平面波 DFT 计算引擎:ATK-DFT-PlaneWave 基于平面波基组 半经验量子力学计算引擎:ATK-SemiEmpirical 支持DFTB(Slater-Koster)和 Extended Huckel Theory 两种方法 经验势计算引擎:ATK-ForceField(原ATK-Classical) NanoLab图形界面还支持以下第三方计算工具: 广受欢迎的密度泛函固体计算程序:VASP(官网) 详细情况 多功能密度泛函计算程序:Quantum Espresso(官网) 参考:NanoLab 用作Quantum ESPRESSO的图形界面 注:以上两种计算代码本身不随程序包提供,用户需要自行从官方网站获取License并正确安装。 NanoLab支持导入并分析计算结果的第三方工具: 材料学分子动力学计算工具:LAMMPS 参考:导入并分析LAMMPS的计算结果轨迹 注:以上计算代码本身不随程序包提供,用户需要自行从官方网站获取License并正确安装。  

使用NanoLab进行VASP计算

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NanoLab支持用户使用自己的VASP代码进行计算,包括: 使用NanoLab进行建模 导出成POSCAR文件;  使用NanoLab图形界面进行VASP的计算设置: 生成输入文件 POSCAR文件 KPOINTS POTCAR INCAR:支持结构优化、态密度、能带、分子动力学、NEB等VASP计算设置 支持预览并自行修改INCAR参数行(2016版新功能) 了解NanoLab建模功能的详细情况和优势 使用NanoLab进行对VASP的结果进行直接分析和可视化,支持读入以下文件数据: 读入POSCAR、CONTCAR中的结构 读入OUTCAR中的结构优化过程和原子受力等信息 读入DOSCAR中的态密度作图分析,并进行投影态密度PDOS分析 读入EIGENVAL中的能带结构,并用能带分析工具作图分析 读入CHGCAR、PARCHG、ELFCAR、LOCPOT等三维格点数据并作图 读入VASP的分子动力学轨迹,并使用所有MD分析工具 参考教程: 在NanoLab中使用VASP进行计算 使用NanoLab和VASP进行NEB过渡态搜索计算 说明:QuantumWise和费米科技并不提供任何形式的VASP代码,用户需要自行与VASP开发组(http://www.vasp.at)联系获得使用授权,并正确编译、安装VASP程序。

QuantumATK 的结果分析功能

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QuantumATK 的图形界面 NanoLab 提供丰富的数据处理与结果可视化工具。 提示:所有分析功能在永久免费学术版 NanoLab 图形界面中可用。 能带分析工具 直接绘制能带图 自定义图元素属性(线性、线宽、文字、标尺) 添加文字说明、箭头等标记元素 导出png、eps、pdf等高精度图片格式文件 还可以导出数据用第三方软件作图 在图中交互式测量 直接给出带隙情况 有效质量分析工具 投影能带(FatBandStructure)分析工具 直接绘制投影能带图 支持多种作图方式 自定义图元素属性(线性、线宽、文字、标尺) 添加文字说明、箭头等标记元素 导出png、eps、pdf等高精度图片格式文件 投影态能带分析 投影到元素、原子(组)、壳层、轨道、自旋上的投影态密度 交互式选择分析 支持与能带、投影能带组合作图,同步分析 导出数据用第三方软件作图 态密度和投影态密度分析工具 直接绘制态密度图 支持多种作图方式 自定义图元素属性(线性、线宽、文字、标尺) 添加文字说明、箭头等标记元素 导出png、eps、pdf等高精度图片格式文件 投影态密度分析(ProjectedDOS) 投影到元素、原子(组)、壳层、轨道、自旋上的投影态密度 交互式选择分析 支持与能带、投影能带组合作图,同步分析 导出数据用第三方软件作图 演示视频:能带、态密度、投影能带与投影态密度的计算和作图 二维数据的比较作图 将两组二维数据进行比较作图 支持能带、态密度等 清晰反应不同结构、不同计算参数的效果差异 三维格点数据显示 支持绘制电子密度、电势、ELF等所有三维格点数据 绘图方式 等值面图 切面图 密度点图 自定义所有图形属性 背景、光照 晶格、原子 色调 等高线 二维数据面的立体化 […]