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atk:声子性质_热输运和热电性质

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atk:声子性质_热输运和热电性质 [2015/05/09 22:35] – Page moved from 声子性质_热输运和热电性质 to atk:声子性质_热输运和热电性质 fermiatk:声子性质_热输运和热电性质 [2018/03/20 22:14] (当前版本) – liu.jun
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 ====== 声子性质、热输运和热电性质 ====== ====== 声子性质、热输运和热电性质 ======
 ===== 简介 ===== ===== 简介 =====
-本计算实例演示如何使用ATK的声子模块。计算中使用的模型很小，这样保证计算实例能够快速完成。第一部分计算声子的能带和态密度，并简单介绍ATK声子模块的工作原理。第二部分对一个器件体系进行了电子和声子输运计算，并由此得到热电品质因数ZT。+本计算实例演示如何使用QuantumATK的声子模块。计算中使用的模型很小，这样保证计算实例能够快速完成。第一部分计算声子的能带和态密度，并简单介绍QuantumATK声子模块的工作原理。第二部分对一个器件体系进行了电子和声子输运计算，并由此得到热电品质因数ZT。
  
-本实例主要使用Virtual NanoLab (VNL) 进行计算设置和结果分析，用户可以参考[[http://quantumwise.com/documents/manuals/latest/VNLTutorial/XHTML|VNL的教程]]熟悉相关的软件操作。全部计算主要使用ATK-Classical和ATK-SE两个模块，具体参数设置方法需要参考[[http://www.quantumwise.com/documents/manuals/latest/ReferenceManual/index.html|ATK的参考手册]]。+本实例主要使用Virtual NanoLab (VNL) 进行计算设置和结果分析，用户可以参考[[http://quantumwise.com/documents/manuals/latest/VNLTutorial/XHTML|VNL的教程]]熟悉相关的软件操作。全部计算主要使用ATK-Classical和ATK-SE两个模块，具体参数设置方法需要参考[[http://www.quantumwise.com/documents/manuals/latest/ReferenceManual/index.html|QuantumATK的参考手册]]。
  
 本实例计算需要ATK-SE的license。用户可以运行有时间限制的试用版或联系[[http://www.fermitech.com.cn/contactus/|费米科技]]购买正式版权。 本实例计算需要ATK-SE的license。用户可以运行有时间限制的试用版或联系[[http://www.fermitech.com.cn/contactus/|费米科技]]购买正式版权。
 +
 +<WRAP center info 100%>
 +=== 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。**
 +</WRAP>
 ===== 石墨烯带的声子能带 ===== ===== 石墨烯带的声子能带 =====
 ==== 建立结构模型 ==== ==== 建立结构模型 ====
行 13: 行 18:
   * 选择8原子宽度   * 选择8原子宽度
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_build_nanoribbon.png?300 |}}+{{ atk_phonon_build_nanoribbon.png?500 |}}
  
 点击Build按钮，创建结构。 点击Build按钮，创建结构。
行 35: 行 40:
   * 将输出文件（output file）改成''armchair.nc''   * 将输出文件（output file）改成''armchair.nc''
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_armchair_calculator.png?500 |}}+{{ atk_phonon_armchair_calculator.png?600 |}}
  
 === 调整脚本参数 === === 调整脚本参数 ===
行 47: 行 52:
 计算生成的结果文件''armchair.nc''可以在VNL主窗口中的Project Files下看到，文件中包含了PhononBandstructure对象。选中该图标，点击右侧分析工具栏中的**Show 2D Plot...**。将图的低频部分放大如下图。 计算生成的结果文件''armchair.nc''可以在VNL主窗口中的Project Files下看到，文件中包含了PhononBandstructure对象。选中该图标，点击右侧分析工具栏中的**Show 2D Plot...**。将图的低频部分放大如下图。
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_armchair_phononbandstructure.png?400 |}}+{{ atk_phonon_armchair_phononbandstructure.png?400 |}}
  
 === 造成负频率的原因 === === 造成负频率的原因 ===
行 58: 行 63:
   * 去掉constrain cell下的z前面的勾选   * 去掉constrain cell下的z前面的勾选
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_armchair_optimize.png?300 |}}+{{ atk_phonon_armchair_optimize.png?400 |}}
  
 点击**OK**，将脚本提交到**Job Manager**，运行计算。计算结束重新画出的能带结构中负能带消失了。 点击**OK**，将脚本提交到**Job Manager**，运行计算。计算结束重新画出的能带结构中负能带消失了。
行 66: 行 71:
 ''armchair.nc''文件还包括声子态密度（DOS）结果，包含优化张力前后的两个结果。下图的结构弛豫之后的结果。 ''armchair.nc''文件还包括声子态密度（DOS）结果，包含优化张力前后的两个结果。下图的结构弛豫之后的结果。
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_armchair_dos.png?300 |}}+{{ atk_phonon_armchair_dos.png?400 |}}
  
 从声子态密度还可以使用entropy()函数计算体系的熵。下面脚本用于计算体系的熵并得到自由能。 从声子态密度还可以使用entropy()函数计算体系的熵。下面脚本用于计算体系的熵并得到自由能。
行 146: 行 151:
   * 将输出文件（output file）改成''armchair_device.nc''   * 将输出文件（output file）改成''armchair_device.nc''
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_armchair_device.png?500 |}}+{{ atk_phonon_armchair_device.png?600 |}}
  
 === 调整脚本参数 === === 调整脚本参数 ===
行 160: 行 165:
 计算结束后，在主窗口找到armchair_device.nc文件，你可以选择声子或是电子的透射系数谱，用**Transmission Analyzer...**或**Show 2D plot**进行分析。 计算结束后，在主窗口找到armchair_device.nc文件，你可以选择声子或是电子的透射系数谱，用**Transmission Analyzer...**或**Show 2D plot**进行分析。
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_phonontransmission.png?300 |声子透射系数谱}}+{{ atk_phonon_phonontransmission.png?400 |声子透射系数谱}}
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_electrontransmission.png?300 |电子透射系数谱}}+{{ atk_phonon_electrontransmission.png?400 |电子透射系数谱}}
  
 === 热电品质因数 === === 热电品质因数 ===
行 193: 行 198:
 未掺杂的纳米带，费米能级位于能隙中间。为了得到大的Peltier系数，费米能级必须位于能带的边缘，这可以用掺杂实现。这个计算插件可以手动移动费米能级，下图显示将费米能级移动了$\Delta E_F=0.08 eV$的结果，对应了纳米带的n-型掺杂。 未掺杂的纳米带，费米能级位于能隙中间。为了得到大的Peltier系数，费米能级必须位于能带的边缘，这可以用掺杂实现。这个计算插件可以手动移动费米能级，下图显示将费米能级移动了$\Delta E_F=0.08 eV$的结果，对应了纳米带的n-型掺杂。
  
-{{ :wiki:atk:atk_phonon_transportcoefficients.png?500 | }}+{{ atk_phonon_transportcoefficients.png?600 | }}
  
 ===== 参考文献 ===== ===== 参考文献 =====
  
   - T. Markussen, A.-P. Jauho , M. Brandbyge , //Phys. Rev. Lett.//, **103**, 055502, 2009.   - T. Markussen, A.-P. Jauho , M. Brandbyge , //Phys. Rev. Lett.//, **103**, 055502, 2009.
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