在线讲座:QuantumATK Q-2019.12新版发布:新功能与新特色介绍

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时间:2019年12月18日下午16点(北京时间) 时长:45分钟(之后15分钟答疑) 新功能摘要 密度泛函理论(DFT)和性质分析模块更新 平面波计算更新:PAW+HSE计算性能显著改进 使用k.p方法超高效计算HSE能带 新增光学和光谱分析工具,包括拉曼光谱、带内贡献、极化LO/TO劈裂、二阶极化率、红外光谱 Gilbert damping模拟描述磁性体系的自旋动力学 动力学更新 添加可以在MD过程中高频的保存“测量”记录的方法,以及一些MD轨迹作图的其他改善 大大改善了经验力场的并行效率,加速大规模体系的计算 新增创建聚合物模型的高级工具,计算聚合物工程的热-力学和其他性质 图形界面(NanoLab)更新 原子移动工具升级 增强2D作图工具 改进作业管理工具 新增报告生成工具,便于大量模拟任务结果数据的提取、分析、作图   主讲人 Anders Blom博士 Senior Business Development Manager Synopsys QuantumATK Product Group   Vaida Arcisauskaite博士 Senior Scientific Communication Specialist Synopsys QuantumATK Product Group   Umberto Martinez博士 Business Development Manager Synopsys QuantumATK Product Group   报名链接  

复数能带、固体中的衰减态和电子输运(JCP 2017)

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复数能带的概念和求解方法 对于周期性固体,薛定谔方程 Hψnk=EnkSψnk (S为重叠矩阵)中的 ψnk 可以写为 ψnk(r)=e−ik⋅rUnk(r),这里的 Unk(r) 是与晶体自身周期性相同的周期函数。在一般的能带结构计算中,给定一系列实数的波矢k(通常位于第一布里渊区的高对称方向上) ,可以通过求解上面的薛定谔方程得到不同 k  值上的本征矢,由此确定本征能量 Enk (即能带结构)。 在给定能量 E时,可以求解满足薛定谔方程的 k 值。这种解法可以得到实数和复数的 k,实数 k 的解是通常的 Bloch 态,而带有虚部的解是在一个方向上呈指数递减,相反方向上递增。这样的解通常不能稳定存在于块体材料中,因此在能带结构计算中通常被忽略。然而,它们可以存在于表面或界面处,并且可以提供关于电子态如何在材料中衰减的信息。计算复数能带的方法可参考: Yia-Chung Chang and J. N. Schulman. Complex band structures of crystalline solids: An eigenvalue method. Phys. Rev. B, 25:3975–3986, Mar 1982. doi:10.1103/PhysRevB.25.3975。 复数能带与衰减电子态 下图清楚的显示了复数能带上不同点的波函数形态:实数能带具有完整的周期性,而复数能带则呈现衰减态。 复数能带与电子透射 对于导电结,很自然地可以通过材料的电导-长度依赖性β来表征材料,此依赖性可以通过计算复数能带获得。更多关于复数能带结构的概念和在导电结中的应用,请参考: Jensen, A. et al. Complex band structure […]

材料与器件模拟研讨会在广州成功召开【报告详情与资料】

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由费米科技、华南理工大学物理与光电学院与 Synopsys QuantumATK 共同主办的“材料与器件模拟研讨会暨 QuantumATK Workshop China 2019”于 5 月 24-26 日在广州华南理工大学成功举办。本次研讨会包含了 QuantumATK 新版发布、材料学计算模拟研讨和 QuantumATK 新功能上机演示三个部分。 QuantumATK新版发布 来自Synopsys QuantumATK 的 Anders Blom 博士为与会者介绍了 QuantumATK P-2019.03 新版特性,费米科技的董栋博士在Workshop上机操作环节为大家演示了这些激动人心的新功能。SCAN泛函和PAW势方法的引入标志着新一代的材料与器件模拟平台 QuantumATK 中的计算引擎已经日臻完善,其中的DFT模块是目前最为全面的固体 DFT 计算引擎,包含了 LDA、GGA、MetaGGA、SCAN、HSE 等众多常见泛函、原子轨道线性组合(LCAO)和平面波基组(PlaneWave)、模守恒(Norm-Conserving,NC)和Projector-Augmented Wave(PAW)赝势等。QuantumATK 还无缝集成了 DFTB 和 ForceField 等其他级别的方法,以满足不同模型和计算规模的需求。新发布的灵活易用的能带和态密度投影分析计算作图工具、全功能的能带分解电荷分析计算作图工具、自动化的磁各向异性能量(MAE)分析计算与作图工具、半导体材料带电点缺陷分析计算与作图工具、基于 DFT/DFTB/Forcefield 实现的 time-stamped force-bias Monte Carlo 方法等材料性质分析套件则为更广泛的材料学应用提供了有利的支持。 QuantumATK P-2019.03 新增功能请参考链接:【QuantumATK P-2019.03新版发布】。 QuantumATK 全部功能详细列表请参考链接:【QuantumATK功能列表】。 材料学计算模拟应用研讨 本次会议邀请了国内相关领域的资深专家就二维材料与器件、纳米与分子器件的电输运和热输运等主题作了深入浅出的专题讲座,同时邀请来自全国 16 家单位的 […]

QuantumATK亮点文章:理论计算与实验观测结合研究分子器件

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单分子器件一直是量子输运研究的前沿,如何可控的制备和测量单分子的导电性一直是实验上的巨大挑战,而基于DFT-NEGF方法的理论计算则为实验结果的解释、理解分子器件构效关系提供了有力的工具。2018年,北京大学的郭雪峰老师课题组发表的两篇文章分别报道了在不同的外加影响(电场、溶剂、温度)下分子结构变化和多个导电状态的关系。 这两项工作中的理论计算部分由中国科技大学李星星博士使用QuantumATK完成,以共同第一作者身份发表在《自然·通讯》杂志和《德国应用化学》杂志上。 《自然·通讯》[Nat. Commun. 9, 807 (2018)] 报道了基于实验研究不同溶剂、温度下的脲基嘧啶酮四重氢键二聚体的的电学多态信号, 运用理论计算揭示导致电导发生变化的本质原因是由电致氢迁移和内酰胺–内酰亚胺互变异构引起的异构化过程。相关新闻报道见北大官网:《自然•通讯》发表郭雪峰课题组在分子间作用力动力学研究中的重要进展)。 《德国应用化学》[Angew. Chem. Int. Ed. 57, 14026 (2018)] 报道了基于实验观测三苯基和六苯基单分子结在栅压下的双极电荷传输,运用理论计算揭示双极电荷传输特性是由于当栅极电压从负变为正时主导电子传输轨道从HOMO变为LUMO所致。新闻报道见北大官网:化学学院郭雪峰课题组在单分子场效应晶体管研究中取得重要进展)。 相关教程 所有文中所涉及的计算方法均在QuantumATK中提供,详见以下教程: 相关的中文教程列表 分子器件模拟 英文教程 Four tutorials on molecular electronics Tutorial on studying the electron transport properties of a graphene nanoribbon with a distortion 参考文献 Nat. Commun. 9, 807 (2018) Angew. Chem. Int. Ed. 57, 14026 (2018) 立即试用 […]

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 […]

QuantumATK独有的新功能:非平衡态格林函数方法研究半无限表面模型

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概述 QuantumATK从最新版本开始引入了一个全新的、独一无二的半无限表面模型。与非平衡态格林函数方法配合,半无限表面模型可以比表面slab模型更完善的模拟表面体系。描述此方法的文章已经在Phys. Rev. B 96,195309 上发表(预印文章参见:https://arxiv.org/abs/1707.02141)。 模型 片层(Slab)模型 与其他的周期性模型程序类似,QuantumATK也可以用传统的Slab模型来描述表面体系,但Slab模型有很大的缺陷和局限: Slab最大的不足是无法模拟实际表面下方通常是无限大的块体材料; 由于厚度有限,Slab中的电子容易体现出量子限制的效应; 两个表面之间可能相互影响; 很难正确的在表面方向模拟外加电场; 经常需要表面钝化、偶极校正等额外补救措施。 单电极表面(One-probe surface)模型(或半无限表面模型) 为此,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(见下图)。 这种模型有以下几个独特的优势: 算法复杂度降低,特别适合大体系计算; 表面性质对表面层数的依赖显著降低; 只需很少的层数就可以再现块体的电子态; 可以正确的施加垂直表面方向的电场,模拟电场对表面体系的影响。 应用 文章报道了半无限表面模型的原理和应用,这些应用实例展示了半无限表面模型和格林函数方法的精确性,也证实了这个模型在表面体系研究中比传统模型具有明显的优势。 计算过渡金属的功函数 计算贵金属和拓扑绝缘体的表面态 Ge(001)|Si薄膜半导体异质结构的能带对齐 电场对碘在Pt(111)上吸附的影响   NanoLab高级图形用户界面:专注于研究,更快获得结果 NanoLab 图形用户界面丰富易用的功能可以让用户专注于研究项目的科学问题,专心思考科学问题,更快的发现新材料、创建新结构,避免在数据的导入、导出、处理、作图等琐碎的问题上浪费时间。NanoLab 可以: 最强大的材料表面结构建模工具 直观的选择表面方向和表面超胞 最合理的表面结构优化方法 快速构建各种结构模型 内嵌晶体结构数据库 搜索在线晶体结构数据 应用领域 与QuantumATK中的结构优化、能量计算、CI-NEB过渡态搜索等功能结合,这种模型还在表面化学、催化等领域有广泛的潜在应用。 表面功函数 表面态 表面反应过渡态与催化 拓扑绝缘体 相关的实例教程 表面结构与吸附 表面分子吸附体系建模:中文教程、英文教程 硅表面重构研究:中文教程、英文教程 CO在Pd(100)表面的吸附:英文教程 […]

VNL-ATK材料模拟平台培训课程(2017年福州站)邀请通知

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费米科技将于2017年03月10日(周五)在中国科学院福建物质结构研究所举办“VNL-ATK材料模拟平台培训课程(2017年福州站)”。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,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。 时间:03月10日 9:00~12:00 & 14:00~17:00。 地点: 中国科学院福建物质结构研究所化学楼4楼报告厅 具体地址:福建省福州市鼓楼区杨桥西路155号(西河) 培训费用:免费(食宿交通等费用自理) 联系人:石小杰 (13811530064;shi.xiaojie@fermitech.com.cn) 主讲人:董栋博士 培训内容: 上午: VNL-ATK 功能概述 专题1:器件体系电子输运模拟 构建合理的器件模型 器件体系的结构优化 器件体系计算设置 器件性质分析手段 下午: 专题2:分子器件模拟 分子器件概述 分子器件的建模 IV曲线与电子透射分析 分子轨道投影分析(MPSH) 专题3:VNL-ATK在材料模拟中的应用简介 VNL-ATK中的第一性原理方法介绍 块体材料性质模拟 材料表面的模拟(全新的表面模型) 材料界面的模拟 NEB过渡态搜索与反应速率计算  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!

分子动力学网络课程
“Atomistic Simulation of Thermal Transport Across Interfaces”

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QuantumWise 将于近期举办“跨界面的热输运模拟”的网络课程。 网络课程时间:2017 年 2月 14 日 4-6 PM 或 2 月 15 日 3-5 AM(均为北京时间) 课程安排如下: 入门讲座(半小时):介绍热输运基本概念 操作演示(一小时):特别关注非平衡分子动力学模拟和基于非平衡格林函数的声子输运,举例介绍如何模拟透过硅晶界的热传导。 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。 上期“使用 VNL 和 ATK-Classical 进行分子动力学模拟”的网络课程讲稿下载。 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)。

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)。

QuantumATK亮点文章:通过一个有机分子连接的多层石墨烯电极中的连续电子输运和振动激发(ACS Nano, 2016)

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参考文献 Burzurí, Enrique, et al. “Sequential Electron Transport and Vibrational Excitations in an Organic Molecule Coupled to Few-Layer Graphene Electrodes.” ACS Nano 10.2 (2016): 2521-2527. 在石墨烯电极中采用新的电极-分子锚定方法已经成为改进分子器件可重复性和稳定性的非常有前景的候选方案。来自荷兰Delft University of Technology等单位的研究者报道了包含单个姜黄素为基础的分子通过π-π轨道成键锚接在电极上的多层石墨烯晶体管中的连续电子输运,显示了非弹性的共隧穿激发和由于中间分子-电极耦合导致的单电子输运物理机制共存的现象,论证了中间分子的电子-声子耦合是这些振动辅助激发的起因。密度泛函理论(DFT)计算补充支持了实验的观测。DFT计算模拟了电子输运以及电子和姜黄素分子的振动方式间的相互作用,发现通过计算获得的振动方式和实验观察到的激发一致。文中分子器件的电子输运特性的计算是使用老版本的 QuantumATK软件 2014.2实现的。最新版的QuantumATK可以直接考虑电子-声子耦合,计算局域振动引起的非弹性电子输运电流。 原文链接:DOI: 10.1021/acsnano.5b07382