QuantumATK独有的新功能:非平衡态格林函数方法研究半无限表面模型

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概述 QuantumATK从最新版本开始引入了一个全新的、独一无二的半无限表面模型。与非平衡态格林函数方法配合,半无限表面模型可以比表面slab模型更完善的模拟表面体系。描述此方法的文章已经在Phys. Rev. B 96,195309 上发表(预印文章参见:https://arxiv.org/abs/1707.02141)。 模型 片层(Slab)模型 与其他的周期性模型程序类似,QuantumATK也可以用传统的Slab模型来描述表面体系,但Slab模型有很大的缺陷和局限: Slab最大的不足是无法模拟实际表面下方通常是无限大的块体材料; 由于厚度有限,Slab中的电子容易体现出量子限制的效应; 两个表面之间可能相互影响; 很难正确的在表面方向模拟外加电场; 经常需要表面钝化、偶极校正等额外补救措施。 单电极表面(One-probe surface)模型(或半无限表面模型) 为此,QuantumATK 基于 DFT 和格林函数方法方法开发了真正可以模拟半无限表面体系的模型,即将一个表面 Slab 模型耦合于半无限的块体结构上(见下图)。 这种模型有以下几个独特的优势: 算法复杂度降低,特别适合大体系计算; 表面性质对表面层数的依赖显著降低; 只需很少的层数就可以再现块体的电子态; 可以正确的施加垂直表面方向的电场,模拟电场对表面体系的影响。 应用 文章报道了半无限表面模型的原理和应用,这些应用实例展示了半无限表面模型和格林函数方法的精确性,也证实了这个模型在表面体系研究中比传统模型具有明显的优势。 计算过渡金属的功函数 计算贵金属和拓扑绝缘体的表面态 Ge(001)|Si薄膜半导体异质结构的能带对齐 电场对碘在Pt(111)上吸附的影响   NanoLab高级图形用户界面:专注于研究,更快获得结果 NanoLab 图形用户界面丰富易用的功能可以让用户专注于研究项目的科学问题,专心思考科学问题,更快的发现新材料、创建新结构,避免在数据的导入、导出、处理、作图等琐碎的问题上浪费时间。NanoLab 可以: 最强大的材料表面结构建模工具 直观的选择表面方向和表面超胞 最合理的表面结构优化方法 快速构建各种结构模型 内嵌晶体结构数据库 搜索在线晶体结构数据 应用领域 与QuantumATK中的结构优化、能量计算、CI-NEB过渡态搜索等功能结合,这种模型还在表面化学、催化等领域有广泛的潜在应用。 表面功函数 表面态 表面反应过渡态与催化 拓扑绝缘体 相关的实例教程 表面结构与吸附 表面分子吸附体系建模:中文教程、英文教程 硅表面重构研究:中文教程、英文教程 CO在Pd(100)表面的吸附:英文教程 […]

QuantumATK应用文章:应力对锗电子态结构的影响

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Synopsys QuantumWise、Bremen University 和 Stanford University共同发表了一篇研究论文,题为:“单轴和双轴应变对锗的电子态的影响”(The effects of uniaxial and biaxial strain on the electronic structure of germanium,Computational Materials Science 112, 263 (2016)) 文章摘要 本文报道了一项用密度泛函理论来研究单轴和双轴应变对锗(Ge)块体材料的电子态的影响的结果。研究中使用了四种交换关联近似来进行电子态计算,包括局域密度近似(LDA)、广义梯度近似(GGA)(含Hubbard校正,即LDA+U和GGA+U)、meta-GGA(MGGA)以及杂化泛函(HSE06)。这些方法可以很好的重复无应变的Ge的能带结构,尤其是带隙。LDA+U、GGA+U的计算结果表明,超过1.5%的双轴拉伸应变可以将Ge变为直接带隙半导体(Γ–Γ),而单轴应变超过3%时,Ge仍保持为间接带隙(Γ–L)。HSE06的计算也得到了类似的趋势,尽管预测的带隙转变应力较低。研究中还计算了体系的载流子有效质量,结果与实验吻合很好。计算表明,Γ点的有效质量随着被拉伸、压缩应变而变小或变大。 相关实例教程 硅体系的单轴和双轴应力:http://docs.quantumwise.com/tutorials/uniaxial_biaxial_strain.html 更多QuantumATK在半导体材料研究的应用详见【这里】。