【QuantumATK亮点文章】界面处能带收窄导致CZTS太阳能电池开路电压损失

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在Applied Physics Letters 2017 年发表的最新文章中使用 QuantumATK 讨论了在 Cu2ZnSnS4 太阳能电池体系里材料界面处能带收窄导致的开路电压损失。文章由 Synopsys QuantumWise 公司和丹麦技术大学(DTU)的研究者共同完成。 Cu2ZnSnS4(CZTS)是很有前景的薄膜光电功能材料。由于其具有直接带隙,因此 CZTS 构成的器件可以比间接带隙的硅基器件更有效的吸收光。此外,CZTS 体系中只包含地球上丰度很高的元素,因此比诸如 CdTe 等体系更具有经济价值。 目前 CZTS 体系主要的问题是开路电压(OCV)很低,并且原因不明。目前主流的解释是 CZTS 与作为缓冲层的 CdS 之间的(大台阶状)能带对齐是主要的不利因素,然而,目前对最新的效率超过7%的CZTS器件的测量都表明能带对齐相当的合适(平坦)。 本论文从另外的角度来解释 OCV 损失。研究者使用 QuantumATK 计算了 CZTS 和 CdS 之间界面处的电子态(能带对齐)情况,并在界面处发现了一处很小的局域化的界面态。在进行器件级别模拟时,此界面态导致了显著的 OCV 衰减,本文给出的计算结果与文献中报道的目前 CZTS 光电池器件测量结果定量的吻合。本研究显示了器件级别模拟所需参数可以从原子级别的材料模拟结果中获得,将两个级别的模拟结合可以为未来薄膜光电池器件提供有力的工具。   QuantumATK 中提供: 便捷的材料界面建模工具,构建任意表面之间的界面模型; 使用双电极器件模型(device model)与 NEGF 方法直接计算能带对齐,避免 Slab 模型能级对齐的困扰。 参考文献 文章原文:A. Crovetto, M. Palsgaard, T. Gunst, […]

ADF 2017 新版发布

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ADF2017版正式发布,大家可以通过ADF官网申请免费试用。注意:计算机日期设置必须正确、不能回调日期,否则将导致license激活失败,并被列入黑名单!详情参考费米维基:ADF软件授权类型、价格、试用、购买,正确引用

ADF计算化学软件高级培训班(2017年西安站)邀请通知

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ADF软件作为计算化学和计算材料学模拟平台以其专业性能得到各大高校及科研院所老师和同学们的青睐。2017年4月20-21日,费米科技将在西北大学长安校区举办为期两天的ADF计算化学软件高级培训班,以帮助更多的科研人员全面的了解ADF软件在计算化学各领域的应用。 主讲人介绍: 刘俊,ADF软件中国区技术支持。毕业于北京大学化学与分子工程学院。熟悉计算化学理论以及密度泛函理论的程序化。长期担任ADF软件技术支持,2010年曾到荷兰ADF软件开发组学习。 培训内容: ADF参数物理意义,以及如何设置 ADF软件的基本操作,以及如何生成图谱、数据 片段分析功能: 能量分解(EDA) 体系拆分为开壳层片段的计算 使用ETS-NOCV分析化学键的成分、类型、对EDA中轨道相互作用的贡献、成键导致的电子转移定量分析 转移积分与电子迁移率 过渡态搜索 荧光与磷光寿命、辐射跃迁速率 自旋轨道耦合的应用(SOCME) 开壳层的NMR计算 激发态几何结构优化 溶剂化计算: 非自洽的COSMO溶剂化 自洽的SCRF溶剂化 精确溶剂化方法FDE 周期性体系: 表面吸附结构的键能分解(pEDA) ETS-NOCV方法在周期性体系的使用 反应力场案例 热解 分子枪模拟表面沉积 使用蒙特卡洛-分子动力学混合模拟,达到宏观时间尺度效果 培训时间:2017年4月20-21日上午9:00-12:00 下午13:30-17:00 培训地点:陕西省西安市长安区学府大道1号西北大学长安校区化学与材料科学学院220室 培训费用:免费(食宿交通等费用自理) 人数限制:50人 温馨提示: 机房有台式电脑供学员练习使用,学员也可以自带笔记本,我们将提供免费试用license,用于提前练习、后续的复习等。衷心感谢广大新老学员的关注和支持!我们欢迎您提出宝贵的意见和建议,便于我们持续提高课程质量,让我们共同进步,期待您的参与! 后续培训信息: ADF计算化学软件高级培训班(2017年厦门站)2017年5月16日-17日 厦门大学 ADF计算化学软件高级培训班(2017年上海站)2017年5月19日-20日 华东理工大学    

ADF Highlight:沸石中八配位卤素(Proc. Nat. Acad. Sci.,2017)

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参考文献: G. Goesten, R. Hoffmann, F. M. Bickelhaupt and E. J. M. Hensen, 8-Coordinate Fluoride in a Silicate Double-4-Ring, Proc. Nat. Acad. Sci.  114, online (2017). 最近发现卤素在硅酸盐,也就是普通的沸石单胞D4R结构中存在颇为耐人寻味的成键作用(Goesten, Hoffmann, Bickelhaupt, Hensen.) 根据现在的理论上来说,所有卤化物倾向于占据中心的位置,来最大限度地减小笼子的形变(应变)。在应变存在的情况下,键作用能在笼顶点的位置应该更大,实际上中心位置就会成为跨越氧化硅对角顶点运动的过渡态。 EDA分析(参考费米维基:键能分解EDA)揭示了泡利排斥与中心卤素原子大小的关系。F–、Cl–、Br–、I–在D4R中的静电吸引与轨道相互作用依次增大,但都被大的多的泡利排斥掩盖掉了,只有F–的净成键作用能相比而言还算大。其他小离子,比如Li+、OH–、H–在D4R中也有较大的净的成键作用。 文中使用ADF的片段分析功能表明:在笼子的中心位置,卤素是八配位的;键高度离域,虽然八配位,但键级为4。 上图中的密度变化,参考费米维基:如何计算片段差分密度(分子与片段的电子密度之差)

分子动力学网络课程
“How Atoms Move: Introduction to Molecular Dynamics Simulations with VNL and ATK-Classical”

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QuantumWise 将于近期举办“使用 VNL 和 ATK-Classical 进行分子动力学模拟”的网络课程。 网络课程时间:2017 年 1 月 24 日 4-6 PM 或 1 月 26 日 3-5 AM(均为北京时间) 课程安排如下: 入门讲座(半小时):介绍分子动力学的基本原理、方法和应用 操作演示(一小时) 答疑(半小时) 本次网络课程以英文进行。 点此注册 成功注册后,您会收到一封确认邮件,提示您如何加入本次网络课程。 有疑问请联系我们:sales@fermitech.com.cn 或 info@quantumwise.com。 参加者准备: 没有任何计算模拟经验的人也可以从中获益,但建议参加者应该有基本的原子级别建模和模拟的经验。 参加者可以提前在自己的电脑上安装 VNL-ATK,以便在操作演示中进行练习。所有用户都可以申请 30 天免费试用 license(点此申请),学术机构的研究者可以申请 ATK-Classical 的永久免费 license(点此申请)。 深入了解VNL-ATK中的经验力场计算引擎ATK-Classical,请参考: 简介:http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/atk-classical/ 文章: http://arxiv.org/abs/1701.02495 与ATK-Classical相关的中文实例教程有: 分子动力学基础 模拟气相沉积薄膜生长过程 模拟离子轰击单层石墨烯 缺陷碳纳米管的杨氏模量 界面热导的模拟 VNL-ATK是先进的材料与器件模拟平台,除经验力场之外,还支持DFT、DFTB、半经验量子力学计算,可以模拟材料和电子器件的各种性质(了解 VNL-ATK 的更多功能)。

ADF Highlight:使用77Se和125Te的核磁谱来探测化合物[Th(En){N(SiMe3)2}3]−(其中E = Se, Te; n = 1,2)和他们的六价铀氧化物同类物中锕-硫键中的共价分量(JACS, 2016)

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参考文献: DanilE.Smiles, GuangWu, PeterHrobaŕik, and TrevorW.Hayton, Use of 77Se and 125Te NMR Spectroscopy to Probe Covalency of the Actinide-Chalcogen Bonding in [Th(En){N(SiMe3)2}3]– (E = Se, Te; n = 1, 2) and Their Oxo-Uranium(VI) Congeners, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 814−825 [Th(I)(NR2)3] (R = SiMe3) 跟相同当量的[K(18-crown-6)]2[Se4]或者[K(18-crown- 6)]2[Te2]反应分别获得钍的二硫族化物[K(18-crown-6)][Th(η2-E2)(NR2)3] (E = Se; E = Te)。通过与三乙基磷或三乙基磷与汞反应可以脱去一个硫原子,分别获得钍的单硒化物或单碲化物[K(18-crown-6)][Th(E)(NR2)3] (E = Se; […]

ADF Highlight:在第六主族元素周期性被相对论效应打破(JACS, 2016)

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参考文献: Yi-Lei Wang, Han-Shi Hu, Wan-Lu Li, Fan Wei, and Jun Li, Relativistic Effects Break Periodicity in Group 6 Diatomic Molecules, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 1126−1129 发现元素的周期性法则是化学科学的里程碑。元素周期表中轻元素的周期性已经被量子力学完全证实。来自清华大学的王溢磊老师,报道了相对论效应改变第六主族双原子分子M2(M=Cr, Mo, W, Sg)的键多样性,从Cr2, Mo2, W2的七键到Sg2的四键,打破了非相对论领域的周期性。这种趋势在其他超重元素双原子分子中也有存在,如Rf2, Db2, Bh2和Hs2。 文中使用了 ADF软件 计算第六主族元素双原子分子的键长和键级。

ADF Highlight:经典羰基与非经典的羰基金属化合物中,反馈π键如何定量地控制CO的拉伸响应(Chem. Sci., 2016)

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参考文献: Giovanni Bistoni, Sergio Rampino, Nicola Scafuri, Gianluca Ciancaleoni, Daniele Zuccaccia, Leonardo Belpassi, F Tarantelli, How p back-donation quantitatively controls the CO stretching response in classical and non- classical metal carbonyl complexes, Chem. Sci., 2016, 7, 1174 来自意大利佩鲁贾大学的研究者研究了配合物[(L)nM(CO)]m(其中L为辅助配体、M为金属)中CO的拉伸响应,对M-CO键的σ授键和反馈π键成分,以及配体-金属静电作用的影响。作者尝试了30种羰基,通过改变配体或金属(阴离子、中性、阳离子)来引起σ授键、反馈π键和静电作用的变化。通过电荷位移分析得到定义明确、度量一致的σ授键和反馈π键电荷,以及CO的极化的σ与π组分。 研究发现,所有的这些配合物中都存在可观的σ对称的电子流动(包括M-CO区域和CO片段本身),并且这些电子流动与CO的响应无关;而反馈π的电子流动量差异很大,并且随CO键长的变化、CO伸缩频率的偏移,以及CO的方向(C→O或C←O)和振幅不同而略有变化。本文的结论:在这种非经典的羰基中,反馈π键也是重要的组分;并提出了配位CO的谱学数据框架,用于精确定量研究金属-配体基团的π键性质。 结构优化、频率计算,以及电子密度的计算,都是使用 ADF软件 计算完成,使用参数为:BLYP泛函、TZ2P基组,Small级冻芯,ZORA相对论方法。

ADF Highlight:反应力场研究石墨电极的钠离子的注入( Phys. Chem. Chem. Phys., 2016)

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参考文献: E.Hjertenaes, A.Q. Nguyen and H. Koch A ReaxFF force field for sodium intrusion in graphitic cathodes Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 31431-31440 (2016) 通过使用ADF软件中的 MCFF Optimizer 工具优化能量与MDC-q电荷,开发出一种用于研究石墨材料与钠相互作用的力场。该力场可以用来研究钠离子电池和铝电解中的一些重要过程:钠注入并吸附于石墨烯上的碳。巨正则蒙特卡罗模拟表明,在温度升高情况时,钠蒸汽从孔道中渗入石墨烯片层之间。 注意: 最近关于 ACKS2 charge equilibration 的升级进一步改进ReaxFF对于此类电化学过程的描述; 最新开发版已经包含了该力场; 如果需要的话,SCM会提供力场的训练集; 学习MCFF Optimizer和巨正则计算的材料下载:ReaxFF workshop 关键词:batteries, Charge Transport, Dispersion, ReaxFF

ADF Highlight:钯催化获得β-内酰胺的通用方法(Science,2016)

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参考文献: Willcox, B.G.N. Chappell, K.F. Hogg, J. Calleja, A.P. Smalley, and M.J. Gaunt,A general catalytic β-C–H carbonylation of aliphatic amines to β-lactams, Science, 354, 851-857 (2016). 在最近的Science期刊中,剑桥大学Gaunt group课题组报道了一种非常简单的获得β-内酰胺的方法:通过脂肪胺和一氧化碳的钯催化偶联。反应的适用范围非常广泛:本文尝试了通过更换不同的取代方式和官能团所获得了超过40种底物。催化剂对官能团的良好适应性对后期修饰很有意义,这是快速合成多种含胺的药物的非常有效的一种策略。 本文通过使用ADF中的色散修正DFT (BLYP-D3)研究其反应机理。计算结果认为,由羧酸酯配体向钯吸附的羰基迁移,形成钯酸酐中间体,它与胺反应获得钯氨基甲酰复合物。钯氨基甲酰复合物经历C(sp3)- H 激活提供环钯配合物,再经过还原消除反应获得β-内酰胺。 关键词:catalysis, Dispersion, heavy elements, inorganic chemistry, pharma, Reactivity, Relativistic DFT

 
  • 原位聚合限域实现高效蓝光钙钛矿 LED(Nature 2026)本文使用元宝 Hy3 preview 模型总结归纳 。 摘要 金属卤化物钙钛矿因其优异的光致发光特性,已成为颇具前景的发光二极管半导体材料。然而,其性能仍受限于在衬底上原位合成钙钛矿纳米晶过程中“高结晶度”与“小尺寸”之间的固有矛盾。本文报道了通过原位聚合驱动的纳米晶限域策略,合成了由高质量纳米晶组成的钙钛矿薄膜,从而实现了高效的蓝色钙钛矿发光二极管。原位形成的聚合物网络在钙钛矿纳米晶生长过程中施加了纳米尺度的空间限域作用,使纳米晶兼具小尺寸和 83% 的高光致发光量子产率。此外,具有足够配位位点的可聚合单体延长了钙钛矿团簇的晶格重排时间,从而提升了纳米晶的结晶度。所合成的钙钛矿纳米晶用于制备发光二极管后,在 491 [...]
  • 面向亚 5 nm MOSFET 的 Si 兼容高性能二维纳电子器件研究背景 随着集成电路器件尺寸持续向亚 5 nm 尺度推进,传统硅基 MOSFET 在短沟道效应、量子隧穿及功耗控制等方面面临严重瓶颈,难以满足未来高性能与低功耗芯片的发展需求。如何在极限尺度下实现高驱动电流、低泄漏及良好的栅控能力,并能够与现有硅基工艺相兼容,有效利用现有器件制造技术,成为下一代晶体管研究和应用亟须解决的关键问题。 研究内容 该研究针对超短沟道 MOSFET 性能提升这一核心问题,基于一类具有硅基工艺高度兼容性的二维单层材料 MNH2(M N = C Si Ge),在保证高载流子输运能力的同时实现与现有工艺体系的良好兼容,为器件实际应用提供基础。该工作系统地开展了器件物理与量子输运研究,并构建适用于亚 5 nm 尺度的双栅 MOSFET 模型,深入分析其输运特性与性能极限。 [...]
  • 基于统计形状模型的成人二尖瓣形态变异概述 二尖瓣反流(MR)影响着全球超过 2400 万人,是发病和死亡的主要原因之一。若不及时治疗,可能会进展为心房颤动、肺动脉高压,最终导致心力衰竭。经导管二尖瓣置换术(TMVR)因二尖瓣解剖结构的复杂性和高度变异性而面临独特挑战。为确保手术成功,TMVR 器械必须实现安全锚定、有效封堵和左心室流出通畅。然而,目前的临床前设计范式因对人群水平的二尖瓣解剖变异性认识不足而受到阻碍。 统计形状模型(SSM)为量化解剖结构变异性和构建具有代表性的 3D 解剖虚拟患者队列提供了一个稳健的框架,可作为生物力学计算机模拟临床试验的基础。本研究利用 72 例成人的前瞻性心电门控对比增强冠状动脉 [...]
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