QuantumATK P-2019.03新版在线发布会

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Synopsys 将举办QuantumATK P-2019.03新版在线发布会新功能推介会。 时间：2019年3月20日下午4点-5点（北京时间） 演讲人：Anders Blom, PhD and Umberto Martinez, PhD 欢迎参加。点击下面链接注册： 注册链接 QuantumATK P-2019.03将于2019年3月中旬正式发布，亮点功能： 新方法 MetaGGA SCAN 泛函 Time-stamped force-bias Monte Carlo 方法 Projector-Augmented Wave (PAW) 方法，用于 DFT PlaneWave 更快速 DFT和NEGF计算性能显著提升，特别是针对离子动力学（NEB，MD，结构优化，动力学矩阵） 经验力场计算MPI并行化 更方便 全新的脚本创建工具，支持更多自定义计算脚本功能 增强二维作图工具，支持复杂的作图编辑、创建合并作图，支持将预设作图格式用于新数据分析 新增分析工具：magnetic anisotropy energy, partial electron density, surface band structure, eigenvalues 运行基础环境升级至 Python 3 更多新功能等你来发现！ 立即试用 QuantumATK！ 申请QuantumATK的全功能试用许可  

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【QuantumATK亮点文章】理论计算与实验观测结合研究分子器件

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单分子器件一直是量子输运研究的前沿，如何可控的制备和测量单分子的导电性一直是实验上的巨大挑战，而基于DFT-NEGF方法的理论计算则为实验结果的解释、理解分子器件构效关系提供了有力的工具。2018年，北京大学的郭雪峰老师课题组发表的两篇文章分别报道了在不同的外加影响（电场、溶剂、温度）下分子结构变化和多个导电状态的关系。 这两项工作中的理论计算部分由中国科技大学李星星博士使用QuantumATK完成，以共同第一作者身份发表在《自然·通讯》杂志和《德国应用化学》杂志上。 《自然·通讯》[Nat. Commun. 9, 807 (2018)] 报道了基于实验研究不同溶剂、温度下的脲基嘧啶酮四重氢键二聚体的的电学多态信号， 运用理论计算揭示导致电导发生变化的本质原因是由电致氢迁移和内酰胺–内酰亚胺互变异构引起的异构化过程。相关新闻报道见北大官网：《自然•通讯》发表郭雪峰课题组在分子间作用力动力学研究中的重要进展）。 《德国应用化学》[Angew. Chem. Int. Ed. 57, 14026 (2018)] 报道了基于实验观测三苯基和六苯基单分子结在栅压下的双极电荷传输，运用理论计算揭示双极电荷传输特性是由于当栅极电压从负变为正时主导电子传输轨道从HOMO变为LUMO所致。新闻报道见北大官网：化学学院郭雪峰课题组在单分子场效应晶体管研究中取得重要进展）。 相关教程 所有文中所涉及的计算方法均在QuantumATK中提供，详见以下教程： 相关的中文教程列表 分子器件模拟 英文教程 Four tutorials on molecular electronics Tutorial on studying the electron transport properties of a graphene nanoribbon with a distortion 参考文献 Nat. Commun. 9, 807 (2018) Angew. Chem. Int. Ed. 57, 14026 (2018) 立即试用 […]

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免费在线讲座：太阳能电池的精确模拟以及光电性能的温度效应

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2018年11月7日，Synopsys QuantumATK团队将举办免费在线讲座，介绍如何使用QuantumATK的最新功能Photocurrent模块在原子水平上精确模拟太阳能电池的光电流和开路电压。 温度效应是影响开路电压和光电流的重要因素，在光电流计算中要考虑温度效应必须将电声耦合考虑在内。 注册链接 点击这里注册。 主讲人 Mattias Palsgaard, PhD, QuantumATK 中光电流计算模块的开发者 Ulrik Vej-Hansen, PhD，Synopsys QuantumATK团队的应用工程师 时间 2018年11月7日，下午4：00 （注册时有两场时间可选，内容相同，可任选一场） 时长 30分钟（含答疑时间） 内容 本次讲座将介绍如何使用QuantumATK模拟太阳能电池： 如何设置光电流计算以及如何使用NanoLab图形界面分析结果。 使用新的工具配合QuantumATK中的其他方法理解器件在光照下的特性。 如何使用新工具搜索太阳能电池和发光二极管（LED）可用的新材料。 欢迎在讲座后的答疑时间提问。 参考 教程：https://docs.quantumwise.com/tutorials/photocurrent/photocurrent.html 论文：https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.10.014026 注册链接 点击这里注册。  

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QuantumATK在线讲座：使用全新的计算框架研究器件伏安特性

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欢迎参加10月4日由Synopsys QuantumATK举办的器件模拟讲座，本次在线讲座主要介绍QuantumATK中最新的 IV Characteristics 计算框架，可以更智能、更高效的研究器件体系的电子输运特性。 点此注册。 主要内容 介绍全新的计算流程处理框架Study Object 介绍IVCharacteristics在扫描偏压、栅压方面的应用，以及整理和分析结果数据 使用IVCharacteristics分析场效应管（FET）最重要的电子性能，如开关比、亚阈值斜率、DIBL、饱和电压等 重要特性 脚本自动断点续算 多级别并行 扩展更多电压点并自动合并数据 IVCharacteristics分析工具 主讲人 Daniele Stradi 博士（Synopsys QuantumATK团队应用工程师） 时间 两场内容相同，根据时间合理选择。 第一场：2018年10月4日，下午15:00-15:30 （北京时间） 第二场：2018年10月5日，凌晨0:00-0:30（北京时间） 讲座时长约30分钟（含答疑）。 免费注册 点此注册。 相关教程 使用IVCharacteristics工具计算分析器件的电流电压特性    

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材料与器件模拟研讨会
暨QuantumATK Workshop 2018

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  由Synopsys QuantumATK、山东师范大学物理与电子科学学院与费米科技（北京）有限公司共同主办的“材料与器件模拟研讨会暨QuantumATK Workshop 2018”，将于2018年10月12-14日在山东省济南市山东师范大学举办。 随着二维材料等低维功能材料的涌现，新型电子器件的设计和模拟正在扮演者越来越重要的角色。为了共同探讨“材料与器件”领域的学术问题，我们将邀请QuantumATK的资深用户分享交流研究经验，同时也热忱欢迎广大老师和同学在会上介绍自己的最新进展工作。届时，Synopsys QuantumATK公司的 Dr. Kurt Stokbro 与 Dr. Marcus Yee 也将为广大 ATK 用户与研究者详解 QuantumATK 2018 版最新功能，介绍相关领域的最新进展。 会议主题 材料与器件模拟专题讲座 用户报告 QuantumATK 2018年新版软件上机练习 交流与答疑 详情请期待后续更新。 会议详情 日期: 2018年10月12-14日 地点: 山东师范大学长清湖校区（山东省济南市长清大学城大学路1号） 费用: 免费(食宿交通等费用自理) 人数：80人 报名表见文末 日程安排 12日：早上报到 12-13日：专题讲座与用户报告 13-14日：上机操作与答疑 会前准备 自带笔记本电脑 提前到https://eval.synopsys.com申请软件试用获取license（必须是学术邮箱申请，请注明China Workshop） 酒店推荐 （酒店房间紧张，请尽早预定） 如家快捷酒店(济南长清大学城店) 长清大学城三庆青年城1号楼； 电话：(0531)55760888 都市118连锁酒店 济南市长清区大学城商业街5号楼(质诺工坊北邻四楼); 电话(0531)55612888 格林豪泰快捷酒店(济南长清大学城店) 长清大学城商业街3-1号； 电话：(0531)87310999 […]

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【QuantumATK亮点文章】研究一种极端的分子电子绝缘体

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最近 Nature[1]上发表了一项研究，提出了一种新型的分子结，这种分子结比同样尺度的真空区域更加“绝缘”。这个效应是通过设计分子实现量子相消干涉实现的，这些分子在某些能量范围里强烈的抑制电子在分子中的透射。 输运性质的计算是由哥本哈根大学的Gemma Solomon组使用QuantumATK完成的。 合成与电导的实验测量是由上海师范大学的肖胜雄、哥伦比亚大学的Colin Nukolls和Latha Venkataraman等研究组合作完成的。这类分子可能用在热电或其他电子器件中作为绝缘体。 图1. 电子透过单分子结隧穿时的波函数衰减示意图。（a）透过低导电性分子（烷链）时；（b）透过空结（即电极间是真空）；（c）透过一个分子发生量子相消干涉的情况，隧穿概率非指数衰减。     参考资料 所有文中所涉及的计算方法均在QuantumATK中提供，详见以下教程： 相关的中文教程列表 英文教程 Four tutorials on molecular electronics Tutorial on studying the electron transport properties of a graphene nanoribbon with a distortion 参考文献 [1] M. H. Garner, H. Li, Y. Chen, T. A. Su, Z. Shangguan, D. W. Paley, T. Liu, F. Ng, H. […]

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QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用

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英特尔：铜纳米线的电子输运特性 文章（PHYSICAL REVIEW B 92, 115413 (2015)）使用密度泛函理论以及密度泛函紧束缚近似模型，对直径约 1 nm 和 3 nm 的铜纳米线的不同晶向和表面端基原子的电子输运性质进行了研究。发现无论何种直径、晶向、端基原子均不影响其金属性。电子透射强烈的依赖于晶向和端基原子，沿 [110] 方向的铜纳米线透射最强。与无端面的纳米线相比，表面氧化纳米线的电子透射显著降低。 详细介绍：http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/semi_industry_001/ 美光：绝缘体中的金属杂质的影响与阻变存储器 文章（JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 117, 054504 (2015)）对铜掺杂SiO2和Al2O3在热力学、动力学和电子性质方面进行了原子尺度的模拟研究，得到不同浓度（9.91×1020 cm-3和3.41×1022 cm-3）的铜掺杂下的定量结果。金属－绝缘体界面导致体系的形成能与块体相比降低大约4eV。另外，本文还介绍了Cu-Cu相互作用对降低化学势的重要性。这些概念的讨论是在关于阻变存储器（RRAM-M）局域传导路径的形成及其稳定性的背景下展开的。电子态密度以及通过这些局域路径的非平衡透射研究确认了透射增大了三个数量级。本文通过原子尺度的漂移－扩散计算，研究了这些传导路径的动力学行为。本文最后对RRAM-M的原胞进行了分子动力学模拟，试图将上述所有现象用统一的自洽的模型结合起来。 详细介绍：http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/semi_industry_002/ 松下：金属-有机体系的载流子注入 文章（Surface Science 600 (2006) 5080–5083）研究了单个π共轭分子吸附或夹在两个电极上的电流特性，尤其是载流子通过有机/金属界面的注入。首次使用第一性原理方法研究了分子的取向和电极材料对电流对影响：过去的电流计算都是假设分子与电极之间通过共价键连接。 详细介绍：http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/semi_industry_003/ 三星：金属-半导体界面接触电阻 文章（APPLIED PHYSICS LETTERS 105, 053511 (2014)）使用密度泛函理论和密度泛函紧束缚近似研究了n-Si在[100]方向电阻率下限的理想金属电子结构效应。结果表明，在高掺杂浓度时，“理想金属”假设在某些情况下会失效，因此对n-Si的接触电阻下限至少低估了一个数量级。金属和半导体在横向动量空间的失配，也就是所谓的“谷过滤效应”，对使用的原胞的横向边界情况的细节非常敏感。因此在金属－半导体接触面的电子输运的原子尺度模拟，需要明确所包含的金属原子和电子结构。 详细介绍：http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/semi_industry_004/ 格罗方德：肖特基势垒的调制 文章使用密度泛函理论研究了肖特基势垒高度（Schottky Barrier Height）对界面形态的依赖，以及如何通过在 NiSi2/Si界面替位掺杂进行调制。使用 meta-GGA 交换相关泛函预测出相当精确的Si带隙。本文的研究表明，（n型半导体的）电子肖特基势垒高度在（001）方向显著低于（111）方向。这些结果定性上与界面形态依赖的肖特基势垒高度的实验结果一致。肖特基势垒高度能够通过 NiSi2/Si 界面替代掺杂显著降低，本文讨论了 Si 掺杂位点、杂质类型以及晶向对优化肖特基势垒高度的影响。 详细介绍：http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/semi_industry_005/ IBM：纳米线作为下一代晶体管互连技术的可能性 […]

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DFT-PlaneWave：QuantumATK中的平面波密度泛函理论计算引擎

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概述 QuantumATK 材料与器件模拟平台包含的 DFT-PlaneWave 全功能平面波密度泛函理论计算引擎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。 更多功能介绍详见 QuantumATK功能列表。 基于平面波基组的 DFT 计算引擎 完全自主开发的代码，完美集成于图形界面环境 针对所有元素都有默认的网格截断能设置支持杂化泛函（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：ArXiv 或 ACS.JCTC 可选模守恒 Troullier-Martins 赝势 FHI/SG15/PseudoDojo势，用于周期表几乎全部元素，很多元素支持半芯势PseudoDojo 和 SG15 势是全相对论的 可选Projector Augmented Wave（PAW）势 使用更小的平面波截断能计算GPAW/JTH两套PAW势数据，支持稀土元素计算 超过 300 种 LDA/GGA/metaGGA 交换相关泛函（libXC） LDA：HL，PW，PZ，RPA，WIGNER，XA 等GGA：BLYP，BP86，BPW91，PBE，PBES，PW91，RPBE，XLYP 等metaGGA：SCAN多种杂化泛函HSE06、B3LYP、B3LYP5等供选择用于半导体和绝缘体精确带隙计算的方法 MetaGGADFT+1/2经验的“赝势投影算符移动”（Pseudopotential Projector Shift，PPS）方法（内含 Si 和 Ge 的参数） 范德华力模型（DFT-D2 和 DFT-D3）非共线、限制性和非限制性的自旋极化计算自旋-轨道耦合本征值求解 默认使用 Generalized Davidson method – 稳定强壮的方法还包含 […]

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QuantumATK O-2018.06 新版发布

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这是自 2017 年 9 月加入 Synopsys 以来的第一次发布，从这一版本开始，ATK 更名为 QuantumATK。 QuantumATK 材料与器件模拟平台包含量子力学方法（DFT 和半经验模型）和以下几个模块：非平衡态格林函数（NEGF），经验力场（ForceField） 和图形用户界面（NanoLab，即过去的 VNL）。 此版本包含了大量的 NanoLab 功能更新，进一步提升了周期体系的 DFT 和 DFT-NEGF 的计算性能，正式发布了 PlaneWave 计算引擎（含 HSE06）。全新的 Study Object 框架可以用于进行非常复杂的计算自动化，比如器件体系的结构优化，获取伏安特性，模拟电中性或带电的点缺陷，等等。此外，QuantumATK 还优化了默认参数取值，提高了计算精度。 License 和下载方法 如果您是用户，您可以从 SolvNet网站 直接下载最新版本。 （如果您还没有注册 SolvNet，请尽快注册。注册时需要提供用于识别用户的 Synopsys Site ID，如果您不知道Site ID，可以与我们联系。） 如果您还不是用户，但是想尝试一下 QuantumATK，您可以通过 Synopsys EVAL 网站申请30天的试用 license。 更新概要 平面波PlaneWave DFT 代码 全新赝势 全新的半经验模型 全新的力场模型 大量的计算性能提升 全新的 Study Object […]

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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 […]

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  • 基于 µCT 建模研究亚麻纤维的形态和力学性能概述 在当前可持续资源需求持续增长的背景下，植物纤维作为玻璃纤维等合成纤维的替代材料，近年来在市场上的能见度与占有率逐渐提升。在各类植物纤维中，亚麻纤维相较于玻璃纤维因其已通过生命周期评估证实的环境优势而备受关注。但在结构产品中的大规模应用仍受到多重因素的制约，植物纤维的自然特性在不同层面上引入了变异性，给更好地理解结构-力学性能关系带来了巨大挑战。 本研究基于 µCT 扫描图像数据创建亚麻纤维的微观结构模型，采用有限元方法模拟复杂纤维形态引起的局部应力和应变分布，探索形态特征对力学性能的影响。 图像处理和模拟 遵循标准 NF t 25-501 [...]
  • 水滑石/硼酸锌/改性环氧树脂复合阻燃涂层的制备及其阻燃性能研究背景 发泡聚苯乙烯泡沫具有保温、吸水、抗压减震、耐候性好等优点，被广泛应用于产品包装、建筑消防、化工生产、汽车工业和航空航天等众多领域。根据相关统计，普通 EPS 阻燃性能较差，暴露在明火中容易发生分解燃烧，且燃烧时伴随着大量的浓烟和刺鼻气体，对人体和环境构成巨大威胁。因此，提高 EPS 的阻燃和抑烟性能至关重要。 研究内容 本研究由沈阳理工大学和辽宁工程技术大学等单位合作，基于机器学习势方法，使用 AMS 软件中的 ML Potential 模块完成燃烧模拟工作。构建铝镁水滑石、硼酸锌、聚氨酯和环氧树脂阻燃涂层晶胞模型。通过模拟手段从微观层面对涂层体系进行燃烧反应研究，该方法不仅能够直接获取涂层结构体系的燃烧演化过程，还能够利用微观阻燃机理揭示宏观阻燃现象。 图1 涂层分子模型 在 15000 fs 内，三种涂层体系内的总分子数量随温度升高而快速增加；15000-27500 fs 内，分子数量发生小幅度上下波动，说明燃烧逐渐减弱，分子的消耗和生成逐渐趋于平衡；25750-30000 fs 内，分子数量随温度降低而逐渐减少。0-2500 fs 阶段，涂层体系内势能的增加表明发生吸热反应；2500-27500 fs 阶段，体系内势能缓慢降低；27500-3000 fs 阶段，体系势能随温度降低而快速减小。 图2 燃烧过程中体系分子数量和能量的变化规律 [...]
  • Co-TMDC 磁性隧道结：自旋电子学的新前沿研究背景 过渡金属二硫化物（TMDCs）因其优异的电子和光学性能，成为各种应用中非常有前景的材料。这些材料的单层、少数层和块体多层结构可以通过各种方式进行合成，对材料的掺杂、缺陷工程和异质结构制备等技术还可以实现性能的定制。磁隧道结（MTJ）由两个被绝缘薄层隔开的铁磁电极组成。当铁磁电极的磁矩的平行（反平行）配置时，MTJ 表现出最小（最大）电阻，电阻的变化幅度可以以隧穿磁电阻（TMR）表示。在二进制术语中，这些电阻最小（最大）状态对应于 0/1。这些磁性比特的状态可以通过自旋转移力矩（STT）、自旋轨道力矩（SOT）或外部磁场来操纵。MTJ是自旋电子学的基本器件单元，主要用于读取和写入器件的磁性状态。其低功耗、大面积可扩展性、几乎无限的耐久性和非易失性使其适用于各种应用，如模数转换器、微波发生器、振荡器、磁传感器、非易失触发器、神经形态计算机、全加法器、基于自旋的 NANDS、自旋逻辑和磁随机存取存储器（MRAM）。 研究内容 作者研究了 Co/XY2/Co（X∈（Mo，W），Y∈（S，Se，Te））构成的高自旋极化电流的磁隧道结（MTJ）。密度泛函理论（DFT）用于计算基态电子性质，非平衡格林函数方法则用于量子输运计算。 图1. Co/XY2/Co 的结构示意图 [...]
  • 锂电池电极建模：基于 CT vs DFN 模型概述 随着电池制造业持续发展以应对交通电动化需求，企业获得加速电池设计与优化进程并降低成本等商业优势的同时也承受着日益增长的压力。新型材料和应用频繁且往往出人意料地涌现使快速优化锂离子电池（LIB）设计对制造商来说极具挑战性，必须摆脱对试错法的依赖，转向包括采用数学建模的更高程度自动化。 LIB 建模的基准模型 Doyle-Fuller-Newman（DFN）框架基于物理的连续介质模型且融合了多孔电极理论，而基于 CT 扫描图像重建的三维模型能够捕捉颗粒的真实几何形状。本研究基于 CT 和 DFN [...]

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