QuantumATK – 第 4 页

QuantumATK在磁性材料与自旋电子学研究中的应用

Posted 2016年4月3日 · Add Comment

概述寻找新型的非易失（Non-volatile）存储技术在当前是备受关注的研究领域。磁性随机存储（MRAM）是非常有前途的一种。QuantumATK在一些研究组和电子公司的不同MRAM新材料的研发阶段中都得到了应用。QuantumATK 也是研究自旋电子学的常用工具，可以研究各种新颖的自旋应用器件（这些器件中不是用电子的电荷而是用自旋来传递信息）。 QuantumATK包含了最新的模拟方法，用密度泛函理论（DFT）来模拟磁性和自旋电子学。计算可以考虑含自旋轨道耦合的非共线自旋计算，使用超快的 HSE06 等杂化泛函。QuantumATK还可以使用非平衡态格林函数（NEGF）对器件体系进行模拟，直接计算自旋电流、磁阻和Spin Transfer Torque等。用 QuantumATK 研究磁性和自旋电子学的优势 QuantumATK 基于量子力学第一原理计算，可以研究广泛的材料 QuantumATK 计算可以应用于几百至几千原子的体系计算有偏压存在时的自旋极化电流-电压特性研究自旋输运（透射）的机理，可以对透射系数在k空间中进行分解并分析透射的本征通道计算如Fe/MgO/Fe类似结构的磁性隧道结（magnetic tunnel junctions，MTJ) 的隧穿磁阻计算 spin-transfer torque (STT) 与层内的交换耦合作用进行多种复杂的磁性分析计算，包括：磁各向异性能量、海森堡交换分析、自旋动力学等详细介绍参见： QuantumATK：磁性与自旋电子学模拟工具 QuantumATK 让研究者专注于研究，更快获得结果 QuantumATK的图形界面（NanoLab）具有丰富易用的功能，可以让用户专注于研究科学问题，专心思考体系的特性自旋输运特性，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：快速构建各种结构模型按原子类别、标签设置初始原子磁矩直接显示不同自旋的电流、输运系数谱对输运系数进行k空间、透射通道分析直接显示原子上自旋的分布直接显示Spin-Transfer Torque分布详细介绍参见： QuantumATK的图形用户界面计算实例教程使用QuantumATK研究磁性材料和自旋电子学的实例教程研究案例 QuantumATK在磁性材料与自旋电子学研究中的应用磁性与自旋电子学研究案例集（一）磁性与自旋电子学研究案例集（二）磁性与自旋电子学研究案例集（三）磁性与自旋电子学研究案例集（四）磁性与自旋电子学研究案例集（五） QuantumATK在自旋热电子学研究中的应用立即试用 QuantumATK！下载QuantumATK软件安装包申请QuantumATK的全功能试用许可

费米科技

QuantumATK图形界面现支持远程服务器作业提交

Posted 2016年3月3日 · Add Comment

最新的QuantumATK 2015版中的Job Manager支持设置设置远程服务器提交任务，该方法的特点是：安全：仅使用SSH端口的加密通信；服务器端无需后台进程，无需单独开放其他端口，有效保障安全性，特别适合公共服务器上部署计算；简单：支持自动创建任务文件夹和提交脚本，不需要终端登录服务器进行任务提交；强壮：任务成功提交之后，即可断开与服务器的连接；不必担心网络问题造成的计算中断；便捷：随时可以联机查看即可查看任务、下载计算结果。参考如何在图形界面上配置向远程服务器提交计算作业？（【详情】）更多QuantumATK 2015版新功能详见：【VNL-ATK 2015 正式发布】立即试用 QuantumATK！下载QuantumATK软件安装包申请QuantumATK的全功能试用许可

费米科技

【QuantumATK亮点文章】III-V族半导体量子阱的能带计算方法的系统研究与实验验证

Posted 2016年3月1日 · Add Comment

由 Synopsys QuantumWise, ETH Zürich, Università degli studi di Udine, Università degli studi di Bologna 以及IBM Zürich Research Laboratory 共同发表在 Solid-State Electronics 杂志上的文章（http://dx.doi.org/10.1016/j.sse.2015.09.005）报道了最新的关于III-V族半导体量子井的研究，评估了III-V族半导体的能带计算方法以及用于器件模拟的能带校正参数。文章摘要我们详细的比较了用非抛物线有效质量模型结合密度泛函理论、紧束缚方法、k·p 方法等进行能带结构计算的结果。在提取了InAs、GaAs、InGaAs等体系的用于非抛物线型Γ、L、X谷和谷间带隙参数组合之后，考察了厚度从 3 nm 到 10 nm 的量子阱以及带隙对薄膜厚度的依赖性，并与实验中In_{0.53}Ga_{0.47}As 的量子阱进行了比较。能带结构对MOSFET的源漏电流的影响则由弹道输运模型模拟。得到的结果为评估III-V族半导体能带结构计算方法和为器件计算进行能带校正参数提供了严格的依据。 Simulated and experimental energy gap for unstrained In_{0.53}Ga_{0.47}As quantum well on Al2O3. 更多关于 III-V-MOS 计划的信息: http://quantumwise.com/about-us/projects

费米科技

【QuantumATK亮点文章】应力对锗电子态结构的影响

Posted 2016年3月1日 · Add Comment

Synopsys QuantumWise、Bremen University 和 Stanford University共同发表了一篇研究论文，题为：“单轴和双轴应变对锗的电子态的影响”（The effects of uniaxial and biaxial strain on the electronic structure of germanium，Computational Materials Science 112, 263 (2016)）文章摘要本文报道了一项用密度泛函理论来研究单轴和双轴应变对锗（Ge）块体材料的电子态的影响的结果。研究中使用了四种交换关联近似来进行电子态计算，包括局域密度近似（LDA）、广义梯度近似（GGA）（含Hubbard校正，即LDA+U和GGA+U）、meta-GGA（MGGA）以及杂化泛函（HSE06）。这些方法可以很好的重复无应变的Ge的能带结构，尤其是带隙。LDA+U、GGA+U的计算结果表明，超过1.5%的双轴拉伸应变可以将Ge变为直接带隙半导体(Γ–Γ)，而单轴应变超过3%时，Ge仍保持为间接带隙(Γ–L)。HSE06的计算也得到了类似的趋势，尽管预测的带隙转变应力较低。研究中还计算了体系的载流子有效质量，结果与实验吻合很好。计算表明，Γ点的有效质量随着被拉伸、压缩应变而变小或变大。相关实例教程硅体系的单轴和双轴应力：http://docs.quantumwise.com/tutorials/uniaxial_biaxial_strain.html 更多QuantumATK在半导体材料研究的应用详见【这里】。

费米科技

新兴的低维电子材料研究

Posted 2016年1月28日 · Add Comment

概述自碳纳米管和石墨烯发现以来，人们开始特别关注低维材料的的特性以及可能的应用。研究者在探索相较于传统块体材料，使用低维材料实现相同功能的优越性，特别是在纳米尺度上的电子、热、化学等方面。研究实例低维半导体电子材料半导体电子材料方面，常规半导体材料在摩尔定律规定下逐渐走向极限，低维材料则有结构规整、迁移率可观、栅控强等优点。在研究低维材料中，我们重点关注：（1）带隙大小的模拟以及物理和化学方法调控带隙；（2）电输运性质，主要是载流子迁移率；（3）电子材料-金属接触的电学性质；（4）构造器件的可能性以及器件性能仿真；（5）材料的稳定性。QuantumATK在以上几个方面都提供了完备的计算模拟研究工具，并在最近几年产生了大量高水准的研究成果。更多信息请参考以下专题综述文章：二维材料构成的晶体管中的肖特基势垒亚10纳米二维晶体管化学与催化在化学和催化方面，低维材料具有比结构稳定、表面积巨大等特点，特别适合负载一些催化剂活性中心，这方面的部分研究实例请参考： QuantumATK在化学与催化研究中的应用潜在的二维光电功能器件 QuantumATK亮点文章：Janus 二维材料用于高效光电池器件（Nano Lett. 2018） QuantumATK亮点文章：二维材料光吸收和光伏效应的层数依赖关系研究 Bi2O2Se Yang, J. et al. Sub 10 nm Bilayer Bi2O2Se Transistors. Adv. Electron. Mater. 5, 1800720 (2019). Xu, L. et al. Pervasive Ohmic Contacts in Bilayer Bi2O2Se-Metal Interfaces. J. Phys. Chem. C 123, 8923–8931 (2019). 二维材料相关的初级教程在QuantumATK中研究石墨烯石墨烯和MoS2片层的电子输运： Transmission […]

费米科技

QuantumATK：材料界面的建模和模拟

Posted 2016年1月28日 · Add Comment

概述块体材料的研究已经非常成熟，因此材料的表面与界面的重要性就格外的凸显出来。新型材料越来越复杂，不同材料组成的异质界面成为许多功能器件的基础，最常见的一个例子是半导体领域里的含有高k介电材料的多层门电极堆叠。由于界面层往往很薄，其中的缺陷起着十分重要的作用，这需要在原子级别上描述结构，才能充分考虑杂质、空位等对性质的影响；同时，只有进行基于量子力学的计算模拟，才能计算例如肖特基势垒和漏电流等。在原子级别上对材料表面和界面进行量子力学的模拟正是 QuantumATK 最为擅长的领域。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 模型来描述界面体系，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、表面与界面之间存在相互影响；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。双电极界面（Two-probe interface）模型与性质计算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；界面上的电荷转移使用QuantumATK研究界面体系的优势通用、高效的计算引擎 QuantumATK 计算基于第一性原理，因此可以用于研究全新材料的各种性质，例如：传统金属-半导体界面高k介电材料金属、半导体纳米线纳米管、金属纳米管接触原子簇等等 QuantumATK 中使用局域基组展开方法，尤其适用于研究局域化缺陷（杂质、空位等），ATK-DFT计算引擎可以计算千原子级别的体系的性质。ATK-SemiEmpirical 则可以计算更大的体系。 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：方便快捷的材料表面建模工具强大的材料界面结构建模工具最合理的界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亮点文章 QuantumATK 在材料界面的最优超胞建模中的应用（D. Stradi, L. Jelver, S. Smidstrup and K. […]

费米科技

QuantumATK在电池材料模拟与设计中的应用

Posted 2016年1月28日 · Add Comment

概述 QuantumATK 包含 DFT、DFTB、ForceField 等尺度级别的原子级材料模拟方法和大量材料学模型构建和性质分析模块，特别适合分析如电池材料等复杂材料体系的性质。QuantumATK 在研究电池材料方面有如下功能特点：材料模型与数据库晶体、缺陷、表面、界面等建模工具支持从 Materials Project 和 COD 数据库中导入结构模型材料数据库私有云框架，可以自建材料数据库复杂材料模型随机合金、空位、缺陷、表面、界面、纳米粒子等材料模型聚合物材料模型，可以构建和研究线性和交联聚合物材料超大体系与电解质等复杂体系支持 MTP 机器学习力场，包含完整的力场训练、验证和使用的程序框架用于常见电解质的新型键合力场，可以定制电荷和进行原子类型分配在 GUI 中方便地调用键合力场，还可以将键合力场和常规力场结合使用图形用户界面提供力场编辑工具，可编辑力场所有项，方便的设置部分电荷，模拟静电相互作用从分子动力学得到振动光谱，理解分子间的相互作用和液相溶剂化高效率高精度的第一性原理计算密度泛函理论（DFT）可以研究数千原子体系对更接近实际尺寸的模型进行第一原理计算计算使用杂化泛函，包括 HSE06、PBE0、B3LYP、B3LYP5，更精确的计算电子结构，结合能和扩散势垒与平面波基组相比，使用 LCAO 基组可将速度提高 100 倍，从而实现高效的大规模模拟更精确的模拟结合能，找到吸附位点表面性质研究工具独有的单电极表面模型特别适合研究表面吸附，以及在电场情况下的表面物理化学性质分子在表面吸附的高级建模工具快速定位吸附位点，创建指定覆盖度的吸附模型表面过程建模和热化学分析工具用于模拟电极表面上的反应界面性质研究工具独有的双端无限界面模型特别适合研究界面体系的结构、电子态、导电以及动力学性质大规模固体电解质界面（SEI）模拟使用力场计算可以研究复杂的界面结构和动力学使用 QuantumATK 可以研究：正极材料 […]

费米科技

QuantumATK在电子材料与器件中的应用

Posted 2016年1月4日 · Add Comment

概述微电子学是当今对我们的日常生活有着重要影响的技术，尤其是在通讯、计算、消费电子、健康、运输、环境和安全领域。为确保高性能、高能效电子器件的发展，工业界开始着眼于可能部分替代传统硅晶体管的III-V族化合物、新兴二维电子材料等体系。而要高效寻找新型电子材料离不开原子级别的材料学计算模拟工具，这些工具在纳米电子领域的广泛应用节约了大量的开发成本和实现市场化的时间。随着半导体器件特征尺度的小到纳米级别，对相关材料与器件进行基于量子力学的原子级别模拟显得越来越重要。这为传统的基于量子力学的材料模拟方法提出了很多的挑战，QuantumATK从建模工具、计算方法、分析工具等完整的模拟平台入手，致力于解决这些问题，为半导体器件的模拟提供有效、可靠、快捷的工具，特别双极器件模型的引入可以直接研究诸如pn结等复杂异质结构的各种性质。 QuantumATK 提供的模型和工具电子态计算半导体材料的能带、态密度、电子密度、电势等使用HSE06、MetaGGA、DFT-1/2、PPS等多种泛函得到半导体的精确带隙详见：材料电子态性质研究工具光学与光谱性质计算带隙材料的介电函数（实部和虚部）谱，得到光吸收谱、折射率谱等详见：材料光学和光谱性质的计算模拟化合物半导体合金使用有效能带模型或SQS模型研究合金半导体载流子性质分析载流子的有效质量张量载流子迁移率。计算电子态、声子态以及完全的电声耦合矩阵，得到载流子的迁移率、霍尔系数、塞贝克系数等输运性质，以及输运性质受温度的影响详见：材料载流子与导电性质计算模拟工具。多层堆叠和能带排列材料界面模型。直接创建半导体/氧化物/金属等材料界面模型或多层堆叠结构，采用更高效的方法对界面处进行有效的优化。肖特基势垒。方便的进行金属-半导体接触界面建模，分析耗尽层的电势，直接得到肖特基势垒的形状；直接计算PLDOS得到能带弯曲情况，深入分析半导体-金属接触部分的电学特性。能带排列。直接对界面等复杂体系进行局域投影态密度（PLDOS）的计算，可以十分方便的作出不同区域的能带情况，研究指定位置的态密度。 Sentaurus Materials Worksbench 半导体材料模拟工具套件，可以用于多种复杂模型的计算模拟与仿真，例如：点缺陷性质：形成能与扩散动力学以第一原理计算为准对半经验能带模型（有效质量模型、k.p模型等）的参数进行校正从第一原理结果中提取能带示意图金属晶界电子散射和电阻率计算详见：Sentaurus Materials Workbench简介。在原子水平上对电子器件进行仿真 QuantumATK中成熟的双电极器件模型（Two-probe device model）和非平衡态格林函数方法（Non-Equilibrium Green’s Fucntion, NEGF）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器件的转移特性，并分析开关比、亚阈值斜率、DIBL等等。详细介绍参见：非平衡态格林函数方法与电子输运计算引擎电子器件性能仿真工具精选论文参考内容 QuantumATK平台的“终极”参考文献正式发表 QuantumATK功能列表新兴低维电子材料研究光伏材料的计算模拟与器件仿真立即试用 QuantumATK！下载QuantumATK软件安装包申请QuantumATK的全功能试用许可

费米科技

VNL-ATK 2015 正式发布

Posted 2015年10月30日 · Add Comment

VNL-ATK 2015 版已经于 2015年10月21日正式发布，此版本包含了众多的新功能和显著的性能提升。新功能概览电子-声子相互作用计算非弹性的电流、畸变势和迁移率新的作业管理工具可以向本机或远程服务器提交串行、并行计算任务（【详情】）新的分子动力学（MD）和离子动力学功能图形界面上新增多种MD结果分析函数，例如速度自相关函数、角分布函数、均方位移等使用动量交换的非平衡态分子动力学（NEMD）计算（器件体系）热导全新的刚体+一维最小化方法优化界面和器件结构全局优化算法（用于晶体结构和相稳定性预测） ATK-Classical中新增core-shell等多种势函数 NEB计算的并行化适应性动力学蒙特卡洛（KMC）模块，可以用于寻找反应路径，估计反应速率指前因子（HTST）以及粗粒化时间加速的MD 半导体材料模拟新功能 DFT计算的虚晶近似（VCA）随机合金等体系超胞的有效能带分析 MGGA-TB09中可以对不同材料指定不同的c参数图形界面上新的掺杂小工具性能与并行计算提升大幅提高计算和并行性能（充分使用稀疏矩阵技术），减少计算的内存和时间需求 VNL图形界面现可以处理百万数量级原子数体系 NEB计算基于路径上结构数的并行（较上一版本提速最多25倍） FHI-aims的Python接口 VNL支持其他计算代码 LAMMPS：导入、导出几何结构，用VNL的图形界面的MD分析工具和动画工具分析结果 Quantum ESPRESSO：导入导出工具，分析电子密度、态密度、能带等结果增强VASP计算接口 VNL中嵌入OpenBabel支持马上下载VNL-ATK 2015.0！使用许可（License）为运行此版本的软件，您的license文件中需要明确支持15.0或更高。我们将向所有购买时承诺更新至2015新版的用户提供免费更换license的升级服务。VNL-ATK的老版本用户可以付费升级，请与我们联系。学术用户可以免费获得VNL图形界面的license。为运行ATKClassical或在Builder中使用此功能，license文件中需要包含ATKClassical的信息，此功能免费向学术用户提供（学术用户的免费VNL图形界面使用许可也包含此功能），也可以与其他计算功能一同购买。 FHI-aims功能需要单独授权，欢迎与我们联系。 VASP接口（含生成输入文件、分析输出文件等功能）需要license文件中包含ATKVASP功能。所有购买了ATK-DFT/SE的用户都将免费获得此功能。VNL图形界面用户可单独购买VASP接口license，欢迎与我们联系。（注意：用户需自行获得VASP使用授权并正确编译安装。QuantumWise和费米科技都不提供任何形式的VASP代码和使用许可。）其他感兴趣的老师和同学，欢迎与我们联系获得全功能的试用许可。 VNL-ATK 2015新功能电子声子耦合 Quasi-inelastic（LOE）和fully inelastic XLOE 电声散射电流电压关系可以使用ATK内提供的各种理论方法进行电子和晶格部分的计算使用DFT、SE等计算电子部分使用DFT、DFTB、经验势等计算声子（DFT计算声子可能非常耗时）块体材料导出电子-声子散射矩阵计算畸变势和迁移率（玻尔兹曼方程）不限于弛豫时间近似 […]

费米科技

改进NEB方法初始猜测，更快的预测反应路径

Posted 2014年9月2日 · Add Comment

Søren Smidstrup， Andreas Pedersen， Kurt Stokbro， Hannes Jónsson发表了一篇关于“改进最小能量路径的初始猜测”的方法（J. Chem. Phys. 140,214106(2014)）。文章中提出的方法是Synopsys QuantumWise、University of Island、ETH Zurich和Aalto University合作研究的结果，目的是在给定的初始和最终结构中间更好的产生过渡态路径的初始猜测。此方法基于image-dependent pair potential（IDPP）方法，可以提供一套初始的反应路径结构，可以用于进行基于密度泛函理论的Nudged Elastic Band（NEB）计算。作者在文中指出，使用IDPP产生的初始路径可以将用DFT方法搜索最小能量路径的计算量减少最少50%，最多则可以减少一个数量级。并行计算时间则可以减少更多，因为与直角坐标线性内插方法相比，这种方法的计算量均衡更好。 IDPP方法已经在Virtual NanoLab（VNL）中实现，使用它可以帮你大大加速NEB计算。访问以下链接可以了解如何在VNL中使用QuantumATK（ATK-DFT、ATK-SE、ATK-Classical）中使用NEB计算：铂在铂表面的扩散：NEB计算使用VASP进行NEB计算同样可以从IDPP方法中受益。想了解如何使用该方法，可以试用最新版VNL2014，这里提供了计算实例：使用VNL和VASP进行NEB过渡态搜索计算。

QuantumATK在磁性材料与自旋电子学研究中的应用

QuantumATK图形界面现支持远程服务器作业提交

【QuantumATK亮点文章】III-V族半导体量子阱的能带计算方法的系统研究与实验验证

【QuantumATK亮点文章】应力对锗电子态结构的影响

新兴的低维电子材料研究

QuantumATK：材料界面的建模和模拟

QuantumATK在电池材料模拟与设计中的应用

QuantumATK在电子材料与器件中的应用

VNL-ATK 2015 正式发布

改进NEB方法初始猜测，更快的预测反应路径

近期活动日历

近期活动列表

关于费米科技

最近更新

联系方式

订阅费米科技新闻

关于费米科技

最近更新

联系我们

微信公众号