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--- atk:器件体系的建模与计算 [2016/06/04 20:20] – dong.dong
+++ atk:器件体系的建模与计算 [2018/03/20 18:35] (当前版本) – liu.jun
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 ====== 器件体系的建模与计算 ======
 ===== 简介 =====
-本文以氢分子放置在锂的单原子线中间的模型为例，介绍ATK最重要的功能--电子输运计算。本例中的模型非常简单，因此计算可以在很短的时间里完成。然而本例中包括的物理概念和效应对很多实际体系都是适用的。
+本文以氢分子放置在锂的单原子线中间的模型为例，介绍QuantumATK最重要的功能--电子输运计算。本例中的模型非常简单，因此计算可以在很短的时间里完成。然而本例中包括的物理概念和效应对很多实际体系都是适用的。
 {{ :atk:input_device.png?500 |}}
-计算采用密度泛函理论（DFT）方法与非平衡态格林函数（NEGF）方法结合。更多关于计算的理论细节可以参考[[http://quantumwise.com/documents/manuals/latest/ReferenceManual|ATK的手册]]。
+计算采用密度泛函理论（DFT）方法与非平衡态格林函数（NEGF）方法结合。更多关于计算的理论细节可以参考[[http://quantumwise.com/documents/manuals/latest/ReferenceManual|QuantumATK的手册]]。
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-进一步了解如何进行完整、可靠的器件计算，请参考：[[atk:使用atk研究电子输运|使用ATK研究电子输运]]。
+进一步了解如何进行完整、可靠的器件计算，请参考：[[atk:使用atk研究电子输运|使用QuantumATK研究电子输运]]。
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+=== 提示 ===
+**本教程使用特定版本的QuantumATK创建，因此涉及的截图和脚本参数可能与您实际使用的版本略有区别，请在学习时务必注意。**
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 ===== 用于输运计算的体系几何结构 =====
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 用于器件计算的结构模型与普通的周期体系或非周期体系都不一样，而是两者的组合：两个周期体系部分分别代表左右电极（或者是晶体管的源、漏电极），中间的非周期部分是决定器件功能的关键部分，可以是一个分子、石墨烯、纳米管、多层结构等各种体系，这部分对于电子和空穴的透射起到了主要的散射作用。
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-除了源、漏电极以外，ATK还支持增加门电极，可以模拟晶体管，具体设置方法可以参考相关的实例教程。
+除了源、漏电极以外，QuantumATK还支持增加门电极，可以模拟晶体管，具体设置方法可以参考相关的实例教程。
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-ATK中的器件模型由三个相邻的区域构成：左电极、右电极以及位于中间的中央区域（Central Region）。（如下图）
+QuantumATK中的器件模型由三个相邻的区域构成：左电极、右电极以及位于中间的中央区域（Central Region）。（如下图）
 {{ :atk:twoprobe_algorithm.png?600 |}}
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 由于电极部分是由周期性体系构成了，而中间区域是有有限的非周期体系构成的，因此它们连接的部分需要一个过渡区域。这部分是左右电极自然延伸而成的表面（Surfaces），分别与左右电极类似。但表面通常会有重构（原子排列不同于块体电极部分）。
-此外，为计算的稳定性考虑，ATK要求中央区域的两端最少有一个周期的电极体系延伸部分（electrode extensions），这部分原子排布与电极始终保持完全一致。
+此外，为计算的稳定性考虑，QuantumATK要求中央区域的两端最少有一个周期的电极体系延伸部分（electrode extensions），这部分原子排布与电极始终保持完全一致。
 电极的延伸部分和表面部分构成了屏蔽区域（Screening Region），这部分存在的意义是在自洽计算的过程中让中间的“分子”结构平滑的过渡到两端的块体结构。
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-  * 这里提到的ATK处理输运的方法是弹性弹道散射，散射来自于表面和分子部分，但是不包括声子的散射。
+  * 这里提到的QuantumATK处理输运的方法是弹性弹道散射，散射来自于表面和分子部分，但是不包括声子的散射。
   * 中央区域和电极对输运都一样的重要，如果某一部分是绝缘体或半导体，零偏压下就不会有电流。
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 ==== 从中央区域构建器件 ====
-上文解释了ATK中的电极模型实际上在中央区域中已经定义了（电极延伸部分），这也是构建双电极体系的最便捷方法：先构建包含电极延伸部分的中央区域，再扩展周期电极部分。
+上文解释了QuantumATK中的电极模型实际上在中央区域中已经定义了（电极延伸部分），这也是构建双电极体系的最便捷方法：先构建包含电极延伸部分的中央区域，再扩展周期电极部分。
 === 构造中央区域 ===
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 === 周期性与边界条件 ===
-中央区域和电极在ATK中都定义为块体结构（Bulk Configuration），因此是作为三维周期体系来处理的。当把三个部分结合成器件结构（Device Configuration）时，A、B方向仍然是周期结构，但是只有电极部分的C方向是周期结构，实际上是半无限周期结构（Semi-inifinite），从中间向两边无限周期重复。
+中央区域和电极在QuantumATK中都定义为块体结构（Bulk Configuration），因此是作为三维周期体系来处理的。当把三个部分结合成器件结构（Device Configuration）时，A、B方向仍然是周期结构，但是只有电极部分的C方向是周期结构，实际上是半无限周期结构（Semi-inifinite），从中间向两边无限周期重复。
 在脚本里器件结构是这样定义的：
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 ==== 小结 ====
-ATK中的器件结构是描述中央散射区结构耦合在两个半无限电极结构的模型。构建这种结构的最便捷的方法是先构建包含左右电极的中央区域，再转换成器件。详细的建模过程参见本文最后一部分。
+QuantumATK中的器件结构是描述中央散射区结构耦合在两个半无限电极结构的模型。构建这种结构的最便捷的方法是先构建包含左右电极的中央区域，再转换成器件。详细的建模过程参见本文最后一部分。
 ===== 用图形界面Script Generator工具设置计算 =====
 下面介绍如何设置器件的计算。
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 {{ :atk:setup-transmissionanalyzer.png?600 |}}
 ===== 深入分析结果 =====
-除了在上面的自洽计算脚本中直接添加其他分析计算以外，ATK还可以稍后再进行其他的分析计算。
+除了在上面的自洽计算脚本中直接添加其他分析计算以外，QuantumATK还可以稍后再进行其他的分析计算。
 这样做很多时候可以把耗时的自洽计算与快速的分析计算分开进行，很多时候更方便。因为往往我们需要先了解体系的基本特性，再根据需要决定进行哪些分析计算，而不是盲目的进行很多没有价值的计算。
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 ===== 关于器件结构的优化 =====
-进行器件计算应该使用合理结构，最“自洽”的方法是用ATK进行结构优化。结构优化时，应该对central region进行优化，为了更快完成，可以尝试：
+进行器件计算应该使用合理结构，最“自洽”的方法是用QuantumATK进行结构优化。结构优化时，应该对central region进行优化，为了更快完成，可以尝试：
   * 先优化得到块体电极的结构，然后在此基础上创建中间区域；之后冻结中间区域的电极原子（除了电极表面的）；
   * 给定尽量合理的初始结构（根据直觉考虑，建模时也可以尝试用quick optimizer快速优化）；
   * 可以先考虑用经验势或半经验进行预优化；
   * 仔细优化时可以考虑使用Rigid冻结功能。
-当然也可以考虑用VASP优化，VASP优化后直接导入ATK创建器件结构计算输运性质，可以不必再优化。
+当然也可以考虑用VASP优化，VASP优化后直接导入QuantumATK创建器件结构计算输运性质，可以不必再优化。
-最新的VNL-ATK 2015版提供更为合理的（界面）器件优化方案，尤其是当左右电极为两种不同的块体材料时，界面晶胞的优化问题特别重要。详情请参考：[[atk:如何弛豫器件体系的几何结构|如何弛豫器件体系的几何结构]]。
+从2015版起提供了更为合理的（界面）器件优化方案，尤其是当左右电极为两种不同的块体材料时，界面晶胞的优化问题特别重要。详情请参考：[[atk:如何弛豫器件体系的几何结构|如何弛豫器件体系的几何结构]]。
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