QuantumATK:材料性质模拟工具套件

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材料导电性(载流子性质)

导电性是导体、半导体等电子材料中最重要的基础性质,该工具可以仅从材料结构出发,不依赖经验参数,直接计算得到材料的载流子有效质量、迁移率,材料的电导率(电阻率)、霍尔系数、电子热导率、热电Seebeck系数、热电功率因子等重要的信息。

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电子器件性质

QuantumATK中成熟的双电极器件模型非平衡态格林函数方法是研究器件在偏压下的电子输运性质的有力工具。在双电极器件模型的基础上,QuantumATK还可以使用高级的静电势模型,在器件区域增加具有指定介电常数的绝缘区域和具有特定电压的金属区域,用于模拟FET器件。

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材料表面性质

材料的表面态、表面化学等在拓扑绝缘体、催化等热门领域里都占据着决定性的位置。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。这个模型在表面体系研究中比传统模型具有明显的优势。

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材料界面性质

采用双电极界面模型模拟材料界面,比Slab模型更加便捷,可以避免Slab模型的上述问题。此外,双电极模型还可以更好的研究:异质结的电流-电压特性,例如漏电流、金属-半导体界面的肖特基势垒、磁性隧道结的自旋输运、缺陷(杂质和空位)对输运性质的影响、界面上的电荷转移。

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材料动力学

动力学模拟是一种重要的原子级模拟方法,通过求解原子运动的经典力学牛顿方程对相空间进行采样,不仅可以研究体系在相空间的演化过程,还可以通过产生的系列结构(系综)通过统计方法得到体系在非零温度下的各种性质。 动力学过程中的原子间相互作用力则可以通过多种方法求得,可以是密度泛函理论,也可以是经验力场。

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磁性与自旋性质

QuantumATK包含了最新的模拟方法,即用密度泛函理论(DFT)来模拟自旋电子器件。在模拟中可以考虑含旋轨耦合的非共线自旋计算,MetaGGA泛函,非平衡态格林函数(NEGF)器件模拟,等等。QuantumATK在进行非共线自旋、自旋轨道耦合自洽计算方面在不断进步,越来越快速可靠。

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金属半导体接触性质


材料点缺陷性质


光生电流性质


化学反应过渡态