QuantumATK独有的新功能:考虑电声耦合效应能够准确和高效的计算电阻率和迁移率的新方法

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Synopsys QuantumWise公司与丹麦科技大学的研究组使用QuantumATK软件发表了一篇Phys. Rev. B文章[1]。文章介绍了一种  MD-Landauer 的新方法,将格林函数输运计算和分子动力学模拟结合,准确、高效的考虑 电声耦合(EPC)效应 的影响下的电阻率和迁移率。电声耦合效应在大部分电子器件中扮演着至关重要的作用。在各种体系(如硅和金纳米线,硅和金块体,碳纳米管和石墨烯,见图表1)中,MD-Landauer方法都得到了实验结果和使用目前流行的玻尔兹曼输运方程(BTE)方法计算的验证[2]。迁移率和电阻率的计算半定量的与BTE方法计算和实验结果一致,变化趋势完全重现。这表明 MD-Landauer 方法在考虑大体系和复杂体系(如非晶,缺陷和替位)的电声耦合效应中可以代替BTE方法。全尺度密度泛函电声耦合计算已成为可实现的方法,并且MD-Landauer方法在计算时间上更为合理。   Fig.1.MD-Landauer方法的图解: 1. 体系在Maxwell-Boltzmann分布的随机初始速度和目标温度下用分子动力学平衡一系列(10-50)MD轨迹,得到该温度下的一组结构;2. 使用ATK-DFT-NEGF方法对所有得到的结构进行电子透射计算,并将透射函数进行平均得到目标温度下的透射;3. 温度相关的电阻率由得到;4. 进一步由电阻率和态密度可以得到迁移率。   相关资源 Synopsys QuantumWise公司根据此文制作了金块体电阻率计算的案例。在网站上您可以找到关于 计算透射/电阻率 和 评估迁移率(使用BTE方法)的教程。其中所涉及的如硅和金纳米线和块体,碳纳米管和石墨烯都可以使用VNL图形用户界面进行建模和结构优化。 QuantumATK在处理电声耦合效应方面更高效的方法文章也已经发表,主要介绍特殊热位移(STD)-Landauer方法(STD-Landauer)以及其在超大尺度硅器件中的应用[3]。 MD-Landauer和STD-Landauer两种方法都已经由Synopsys QuantumWise公司在International Workshop on Computational Nanotechnology会议上发布。   参考文献 [1] T. Markussen, M. Palsgaard, D. Stradi, T. Gunst, M. Brandbyge and K. Stokbro, “Electron-phonon scattering from Green’s function transport combined with molecular dynamics: Applications to mobility […]

QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(7)使用QuantumATK研究降低半导体器件中的金属-半导体接触电阻

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  格罗方德和IBM研究院发表了使用QuantumATK的新工作,提供了原子水平的视角来研究半导体Ge和金属TiGe在亚10纳米节中的接触。此项研究为如何优化界面接触电阻的研究指明了方向。   主要发现: 此工作揭示了TiGe/Ge接触的肖特基势垒主要由TiGe的相和Ge的晶向影响。界面的原子结构对肖特基势垒影响很大,此类研究对于最高级的实验测量来说都是极具挑战性的。因此在这项研究中原子尺度模拟工具起到了至关重要的作用。QuantumATK中的原子尺度模拟工具特别适合用来模拟金属-半导体界面,因为它使用物理上正确的边界条件模拟界面并能够准确的计算半导体的能带和掺杂。 此项工作还揭示通过增加半导体的掺杂浓度,可以降低接触电阻,将肖特基势垒转变为欧姆接触,这对于亚10纳米技术节点十分重要。   与实验吻合良好 许多计算的性质,如Ge的能带,肖特基势垒,伏安特性曲线趋势和掺杂的接触电阻变化趋势都与实验结果吻合良好。结果举例请见下图表。 参考文献: [1] H. Dixit, C. Niu, M. Raymond, V. Kamineni, R. K. Pandey, Member, IEEE, A. Konar, J. Fronheiser, A. V. Carr, P. Oldiges, P. Adusumilli, N. A. Lanzillo, X. Miao, B. Sahu and F. Benistant, “First-principles Investigations of TiGe/Ge Interface and Recipes to Reduce the […]

免费在线讨论会:特殊热位移(STD)-Landauer方法模拟大尺度原子器件电-声散射效应

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  欢迎参加“特殊热位移(STD)-Landauer方法模拟大尺度原子器件电-声散射效应”免费在线研讨会。电-声散射效应在纳米尺度电子器件,例如整流器、晶体管中,具有重要影响。   时间:2017年12月14日 16:00~16:30(北京时间),             2017年12月15日 03:00~03:30(北京时间) 两场内容相同,请任选一个时间参加。   报告人:来自Synopsys QuantumWise公司的Daniele Stradi, PhD和Ulrik Grønbjerg Vej-Hansen, PhD   本次研讨会面向: – 从事原子级器件模拟的ATK用户 – 从事TCAD器件模拟的工程师/研发人员   本次研讨会内容: – 为什么电-声散射效应在纳米电子器件中起到核心作用? – STD-Landauer方法是如何考虑电流中明显包含的电-声耦合的?为何这种方法特别的高效? – 通过硅p-n结案例(https://docs.quantumwise.com/casestudies/std_transport/std_transport.html),学习如何设置、运行STD-Landauer计算,分析结果; – STD-Landauer方法在计算半导体器件电性质方面的应用案例; – 问题与讨论   注册报名   注册后,您将受到一封确认邮件,包含参加在线研讨会的信息。关于本次在线研讨会的任何问题,请联系info@quantumwise.com 关于STD-Landauer方法,您可以点击这里了解更多:http://bit.ly/2i8wS94

材料与器件模拟研讨会(VNL-ATK WORKSHOP 2017)第二轮通知

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随着二维半导体材料、量子点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ATK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。 在中国市场,费米科技于2014年6月获得了VNL-ATK材料模拟软件的独家代理权。自2014年6月起,费米科技先后在复旦大学、华中科技大学、北京大学成功举办了三届“材料与器件模拟研讨会暨VNL-ATK Workshop”,得到了广大老师、同学、科研工作者的热烈响应。今年由南京理工大学新型显示材料与器件工业和信息化部重点实验室与费米科技共同主办的大会将于2017年10月27-29日在南京理工大学举办,期待今年与您的再一次相聚! 2017年9月18日,为全球集成电路设计提供电子设计自动化(EDA)软件工具的主导企业Synopsys公司 (Nasdaq: SNPS) 完成对QuantumWise公司的收购(详情请见 网页) 。   日程安排 材料与器件模拟研讨会:2017年10月27日 VNL-ATK Workshop:2017年10月28日-29日 《材料与器件模拟研讨会》日程安排   地点:南京理工大学(江苏省南京市孝陵卫街200号)学术交流中心-第三报告厅 日期 主题 时间 报告人 单位 报告题目 10月27日上午 开幕式 08:30-08:50 开幕式 邀请报告 09:00-09:40 Kurt Stokbro Synopsys QuantumWise First principles calculation of inelastic transport in nano-scale devices 09:40-10:00 拍照、休息 10:00-10:30 吕   劲 北京大学 亚10纳米二维晶体管:理论与实验 10:35-10:55 姜向伟 中国科学院半导体研究所 后摩尔时代新器件建模与仿真 11:00-11:20 朱琳 华中科技大学 […]

ADF计算化学软件培训班(2017年绵阳站)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9月28日,费米科技将在西南科技大学举办为期一天的ADF计算化学软件培训班,以帮助更多的计算化学领域科研人员更好地理解理论、运用好工具。 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 片段分析与NOCV: 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9月28日上午9:00-12:00 下午13:30-18:00 培训地点:四川省绵阳市涪城区西南科技大学新区 东10号楼 国防重点学科实验室2-3会议室 培训费用:免费(食宿交通等费用自理) 人数限制:40人 温馨提示: 学员可以自带笔记本,我们将提供免费试用license,用于提前练习、后续的复习等。请填写报名信息,以便于我们发送试用软件安装与试用license。    

VNL-ATK材料模拟平台培训课程(2017年昆明站)邀请通知

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  费米科技将于2017年9月23日-24日(周六日)在昆明学院举办“VNL-ATK材料模拟平台培训课程(2017年昆明站)”。真诚的欢迎各位老师、同学莅临指导!费米科技的工程师将现场为您演示VNL-ATK软件2017最新功能,并与您深入地交流、探讨软件的最新应用及技术前景,同时解答您的疑问。此外,我们还邀请了特邀嘉宾与我们一起分享精彩的报告。 时间:9月23-24日 地点:昆明学院 惟真楼1113 具体地址:云南省昆明市昆明经济技术开发区浦新路2号 培训费用:免费(食宿交通等费用自理) 培训人数:50 联系人:石小杰 (13811530064;shi.xiaojie@fermitech.com.cn) 主讲人:董栋博士 培训内容: 23日上午: 邀请报告 ATK 2017新版介绍 23日下午-24日:VNL-ATK材料模拟平台培训课程 专题1、ATK中包含的理论方法概述 专题2、半导体材料与界面的性质研究 24日上午: 专题3、器件体系电子输运模拟简介 专题4、微电子器件的第一原理模拟 24日下午: 试用版软件安装 VNL-ATK图形界面操作入门 自由讨论    现场安装VNL-ATK软件试用版本,请自带笔本电脑。 衷心感谢广大新老学员的关注和支持!我们会继续改进培训的教学质量,同时我们也非常欢迎您为我们提出宝贵的意见和建议,让我们共同进步,期待您的积极参与!   欢迎各位老师和同学的关注费米科技微信(FermiTech),及时获取费米科技举办的其他活动信息: “材料与器件计算模拟研讨会2017暨VNL-ATK Workshop 2017”将于2017年10月在南京举行。 报名表 提示:报名提交成功将收到确认邮件(可能位于垃圾箱中)。 提示:报名提交成功将收到确认邮件(可能位于垃圾箱中)。

QuantumATK在半导体和微电子工业研究中的应用—名企系列论文(6)纳米线作为下一代晶体管互连技术的可能性

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  IBM Research at Albany Nanotech最近使用QuantumATK发表了一篇论文,研究了四种新颖的金属纳米线作为后道布线互连、可能获得某些超过目前所用铜线的性能。 此类互连技术所用材料主要有三个方面的性能要求: 1)结构完整性,抗电迁移; 2)低表面散射电阻; 3)低晶界散射电阻。   QuantumATK可以用来研究Pt、Rh、Ir、Pd、Cu纳米线(0.5nm~3nm)的上述几种性质。   1)结合能(cohesive energy)可以使用ATK-DFT能量计算工具得到,并用来表征不同尺寸纳米线作为互连的强度。 2)不同尺寸和方向的纳米线的电导使用ATK-DFT+NEGF电子输运计算工具得到,并用来预测由于不同取向的表面散射造成的电子电阻。 3)散射区不同尺寸的晶界的电导也由ATK-DFT+NEGF电子输运计算工具得到,用于预测电阻(相比于块体电阻),Cu的晶界比电阻与已公开的实验和计算结果一致。   VNL图形界面可以很方便的构建无晶界和有晶界的纳米线。 Schematic illustration of the transistor-interconnect technology for which properties of Pt, Rh, Ir and Pd nanowires were calculated using QuantumATK. Cross section of nanowire oriented along [110] is shown together with cohesive energy as a function […]

QW webinar:ATK 2017新功能介绍

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    QuantumWise将举办两场网络研讨会,为全球用户介绍原子级模拟平台ATK 2017新版功能。   主要内容: 建模工具新功能:结构测量功能、数据库连接Materials Project功能,变晶胞NEB等 精确计算半导体和绝缘体带隙的新方法 新的分析计算功能:费米面、Fat Bandstructure和投影态密度 计算作业管理器更新   本次网络研讨会以英文进行。   ATK 2017更新概要 大幅改进电声耦合计算性能 新的“special thermal displacement”近似方法,高效描述声子辅助隧穿 新增两种计算精确带隙的方法 创新性的Wigner-Seitz方法加速大超胞的动态矩阵计算 新增多种酷炫的2D、3D作图选项 变晶胞NEB过渡态搜索(模拟相变) 连接Materials Projects和COD数据库(或自建数据库) 完整的投影能带和DOS   更多新功能参考: http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/2017-release/   时间:2017年8月18日(星期五)凌晨2:00-3:00AM(北京时间) 或 2017年8月18日(星期五)下午3:00-4:00PM(北京时间) 注册连接:https://attendee.gotowebinar.com/rt/8407482016650791681?source=NewsItem

费米科技作为独家软件赞助商参展全国半导体物理会议

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2017年7月19-21日,费米科技作为独家软件赞助商参加了由南京大学承办的第二十一届全国半导体物理会议。 会议期间,费米科技工程师为参会代表展示了作为行业标准的国际通用材料与器件模拟平台QuantumATK 以及 跨尺度计算材料平台ADF。 对于QuantumATK软件的 电声耦合计算 与 载流子迁移率计算 等功能,以及2017版新发布的 DFT+1/2、能带投影 等新功能,众多参会者非常感兴趣并申请了试用版。  

费米科技助力第十届计算纳米科学与新能源材料国际研讨会

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2017年7月16-19日,费米科技全程参展了在吉首大学举办的第十届计算纳米科学与新能源材料研讨会。开幕式上大连理工大学赵纪军教授和南开大学周震教授回顾了大会十年来的发展历程,费米科技作为多届赞助商也见证了大会和各课题组的成长。 会议上QuantumATK软件资深用户湖南师范大学周光辉教授报告中回顾了NEGF方法发展历程并介绍了本课题组使用QuantumATK完成的工作。此外还有多位用户在报告中提及QuantumATK软件的应用。 感谢吉首大学各位老师的盛情款待,感谢大会组委会老师的十年坚守,祝大会越办越好!2018年新乡再见!

 
  • 从核磁共振特征看Pt单原子催化剂的配位环境摘要 将原子分散物种与受控结构结合在一起的负载型金属催化剂,是催化材料设计的前沿领域,对反应性和金属高利用率提供了卓越的控制能力,接近分子级的精度。然而准确解析局部金属配位环境仍然面临挑战,它仍然阻碍着结构-活性关系认知的发展,而结构-活性关系是在不同应用领域中,优化设计所必需的信息。虽然电子显微镜能够揭示原子分散情况,但在多相催化中使用的传统光谱方法只能提供平均化的结构信息。里昂第一大学、苏黎世联邦理工学院、丹麦奥胡斯大学的研究者们,在最近发表于 Nature 的文章中,证明 195Pt 固态核磁共振(NMR)光谱是表征各种载体上原子分散 Pt 位点(即所谓的单原子催化剂 SAC)的有力工具。使用蒙特卡罗模拟,将 NMR [...]
  • 反铁磁隧道结中磁电阻的起源和增强:自旋通道选择规则研究背景 反铁磁材料(AFM)因具有超快自旋翻转速度(太赫兹级)、无净磁矩、高抗干扰性和优异的稳定性,被视为下一代磁阻随机存储器(MRAM)的核心候选材料。然而,反铁磁隧道结(AFMTJs)中的隧道磁阻(TMR)通常较低,其根本原因在于两个自旋通道的对称性导致隧穿电流极化不足,限制了 AFMTJs 的广泛应用。本研究通过创新理论模型:自旋通道选择规则,提出通过结构工程调控界面倾斜角(Interface Tilt Angle ITA)来控制不同自旋通道的隧穿距离,打破对称性;并通过调制倾斜界面使得自旋向上(↑)和向下(↓)电子的隧穿势垒差异,形成高度极化的电流,从而显著提升隧道磁阻。利用 FeTe 作为代表材料,发现隧穿界面的倾斜会使得 AFMTJs 产生明显的自旋极化,并诱导出较大的 TMR。证明 Néel 型 AFMTJs 的隧穿磁阻(TMR)会随着隧穿界面的倾斜角增大而增大。该工作揭示了二维 Néel 型 AFMTJs 中界面与 TMR 的关系,并为实现反铁磁体信息的有效写入和阅读开辟了一条新的途径。 研究内容 研究采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,预测在共线完全补偿的反铁磁体中会出现极化电流。从自旋电子的散射模型和势垒贯穿模型出发,构建了如图 1 所示的 AFMTJs 模型。 图1. 插图展示了电子在不同界面配置下的隧穿过程。(a)-(c) 是 AFMTJ 隧穿界面中自旋电子在 P 态下的隧穿示意图,分别以矩形、梯形和平行四边形表示;(d)-(f) [...]
  • 混凝土细观模型中的界面过渡区:平衡物理真实感和计算效率概述 宏观或连续/工程尺度上,将混凝土建模为均质材料在大型结构(如桥梁和摩天大楼)的设计阶段是一个很好的近似。然而,在结构耐久性或完整性分析需要深入理解损伤起始和断裂演化的机制时,则通常使用具有非均质性的混凝土细观结构。界面过渡区(ITZ)是细观结构中的关键部分,在凝结过程中形成于骨料和砂浆之间。ITZ 的化学成分与砂浆相似但孔隙率更高,是机械性能差的薄弱区域。 相较于其他组分,ITZ 的厚度较小,对力学性能的实验测量和微观模型的计算都带来了挑战性。目前处理 ITZ 的四种方式:nCE 不使用粘聚力单元,即没有明确考虑 ITZ 而仅将潜在非弹性和损伤行为归因于砂浆;zCE [...]
  • 化学链燃烧中钙钛矿型 AFeO3 载氧体(A=Ca,Sr,La)反应性调控及机理探究研究背景 化学链燃烧(CLC)是一种创新的能量转换技术,具有高效的二氧化碳捕获能力。在 CLC 中,金属氧化物被广泛用作氧载体(OCs)材料通过氧化还原反应在反应器之间转移晶格氧(O),无需空气分离装置。因此,开发具有高反应活性、稳定循环性能和高携氧能力的载氧体是 CLC 的关键。由于各种金属的协同作用,设计并制备了具有钙钛矿结构的 ABO3 等多金属复合载氧体,鉴于其独特的可调结构,被认为是有开发潜力的载氧体材料。 研究内容 在 [...]
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