更新概要
- 密度泛函理论方法更新
- 材料性质分析模块新功能
- 动力学计算更新
- 计算性能提升
- 重新设计的计算脚本生成工具
- 全面提升的二维数据作图工具
- 其他更新
密度泛函理论方法更新
- 在平面波和LCAO基组的DFT计算中采用SCAN MetaGGA泛函,极大的提升了GGA和LDA在各种体系中的计算效果
- Strongly Constrained and Appropriately Normed semi-local density functional
- 大幅改进能量计算(与LDA和GGA相比)
- 与完全非局域杂化泛函得到一样精度的结果,但是大大节省计算成本【[G.-X. Zhang et al., New J. Phys. 20, 063020 (2018)]】
- 可用于LCAO和PlaneWave计算
- 可以用于各种块材计算分析:优化结构、动力学模拟、动力学矩阵、哈密顿量导数、点缺陷分析、磁各向异性等等
- 平面波计算新增对多种材料性质分析工具的支持
- 光学谱,有效能带,投影能带(Fat Bandstructure),投影态密度、本征值
- PlaneWave现在和LCAO支持的相同类型投影:自旋(上/下),自旋(x/y/z),原子位,原子组标签、元素、壳层、轨道等
- 使用Kerker预处理工具改进使用平面波DFT对片层(Slab)结构计算的收敛性
- HSE杂化泛函与非共线/自旋轨道耦合联合使用
- HSE杂化泛函计算速度提升
- GGA PseudoDojo模守恒赝势现在支持非共线自旋轨道耦合;新增PseudoDojo LDA赝势
- PAW方法:Projector-Augmented Wave method
- 可以使用比模守恒赝势更低的波函数截断(NC:30-40Ha;PAW:20Ha),大大提高计算速度
- 可以计算:总能、力、能带、态密度、声子能带和态密度、振动模式动力学矩阵、费米面、化学势、有效质量,等等
- 支持自旋极化计算
- 可选Generalized Davidson(默认)或PPCG方法解本征值
- 全面支持MPI并行
- PAW数据:GPAW(默认)和JTH(包含镧系元素)
材料性质分析模块新功能
- 磁各向异性能量(MAE)
- 使用功能强大的study ojbect进行磁各向异性能量(magnetic anisotropy energy,MAE)的计算
- 图形界面支持计算设置和分析
- 给定theta和phi角,投影(原子位、原子位和壳层、原子位和轨道)、能量窗口、每电子能带数、k点采样
- Study Object支持中断时自动续算
- MAE对坐标(x/y/z)作图,对给定的角度和投影
- 部分电子密度
- 计算部分电子密度并可以在实空间显示,例如显示材料表面的电子密度来模拟STM图像(Tersoff-Hamman近似)
- 选择能量范围、指定能带序号,确定电子本征态对部分电荷的贡献
- 表面能带
- 使用单边无限的表面模型获得表面能带结构(在特定k方向上的器件态密度)
- 本征值
- 在给定的k点(单点或网格)上计算本征值
- 有效能带(能带展开)
- 更新有效能带结构(能带展开)算法,可以进行任意缺陷位点、任意元素、缺陷类型的能带展开
- 全新的算法去除了过去方法的所有限制
动力学计算更新
- 使用time-stamped force Monte Carlo方法(基于DFT、DFTB、力场)代替普通的分子动力学,来研究长时域的平衡、沉积、无定型化、扩散、快速熔化–退火、对罕见事件采样,可以是恒定温度,也可以是线性升温降温
- 与MD类似,但是原子位移使用Monte Carlo方法采样
- 模拟时长可以是传统MD的5-100倍
- 将结构在给定温度下平衡并采样
- 图形界面支持直接设置计算
- 哈密顿量导数和动力学矩阵计算速度大大提升
- 使用Brenner/BEBO和Moliere势模拟腐蚀和沉积
- 器件体系结构优化现在可以在任意中断位置重启继续
- 晶体结构优化时现在可以单独限制空间群
计算性能提升
- DFT LCAO分子动力学和结构优化的内存消耗大大减少,计算速度大大提升,现在进行上千原子的动力学不成问题
- 算法的细节优化带来DFT MGGA、GGA、杂化泛函和非平衡态格林函数计算总体性能提升
- 力场计算MPI并行化,大体系动力学计算速度加速明显
- 格林函数求逆在多进程上并行,减少内存消耗
- 使用全新的ParallelDevicePerformanceProfile函数得到NEGF计算的最佳并行策略建议
- 改进GUI的性能(LabFloor加载速度、NEB生成速度等等)
重新设计的计算脚本生成工具
- 改进脚本面板的组织和操作方式,提升用户体验
- Custom Blocks高级工具:可以自定义计算模块
- 采用全新的计算参数设置,有效集中于最重要参数
- 将计算设置和计算流程保存成模板,在后续其他计算中使用
- 可以选择如果未自洽成功则停止计算,以防浪费时间
全面提升的二维数据作图工具
- 数据图的高级编辑工具,可以保存设置用于未来分析或者将作图设置用于新的数据
- 将多幅图进行关联和组合,更好的分析数据
- 对数据进行线性和其他拟合,直接在图上进行测量
- 支持:BandStructure,Fat Bandstructure,Effiective Bandstructure,Surface Bandstructure,MD Trajectory analysis,PDOS,Configurations,Optical Spectrum,MAE,PhotoCurrent
其他更新
- 基于空间群判断对晶体结构进行对称化,得到素单胞;判断空间群的角度和位置精度可调
- 两个新增的库:Pandas和Fireworks
- 新版QuantumATK全面切换至Python 3
如何获得新版本
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