半导体材料中的点缺陷可以极大的影响材料的性质,QuantumATK 提供了一整套研究点缺陷性质的工具。用户可以直接使用集成的计算工作流程,自动化的模拟晶体和非晶材料中的带电点缺陷(形成能、陷阱能级)和缺陷扩散。
电子态计算
使用 LCAO 基组与杂化泛函HSE06的组合可用于计算准确的带隙、形成能和陷阱能级,并以与平面波相比,LCAO/HSE06 大大降低的计算成本。当为了避免缺陷自相互作用而使用超大体系进行模拟时,这一点尤为重要。
结构优化
QuantumATK 中可以使用 LCAO 方法的 DFT 工具对大体系结构进行优化,还可以使用训练和使用机器学习力场(MTP)更快的进行结构优化和能量计算,可以得到与 DFT 方法一致的计算精度。QuantumATK 提供专门的适用于缺陷体系的 MTP 训练流程,方便适用。
点缺陷建模
- 自动找到对称性独特的空位、替位、间隙和分裂间隙缺陷
- 自动搜索对称性独特的缺陷对(使用脚本)
- 计算前在图形界面上查看缺陷结构
点缺陷形成能
- 自动优化并计算不同带电状态的缺陷态
- 添加各向同性的有限尺寸修正
- 在缺陷计算中增加声子,计算形成自由能(声子计算可以单独指定 DFT 方法或者 MTP 力场方法)
- 带隙、形成能、捕获能级和结构优化可以使用不同的 DFT 方法,包括适用HSE06杂化泛函,使用 LCAO 或 PlaneWave 基组的 DFT
- 图形化分析各种缺陷性质的计算结果
点缺陷扩散动力学
- 在可能的缺陷之间自动寻找对称性独特的扩散路径,创建NEB系列结构
- 自动优化扩散路径并选择最低能垒的扩散路径
- 计算不同带电状态的缺陷过渡态
- 使用图形化的缺陷扩散分析工具分析计算结果
自动化的流程工具
所有功能都可以在 GUI 中使用(缺陷对可以使用脚本实现)。对于不是 DFT 模拟专家的用户来说,可以通过 Workflow Builder 中新的预定义块和模板轻松使用。这简化了模拟缺陷形成能、缺陷扩散和训练缺陷结构的机器学习力场(MTP)的繁琐手续。