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    材料→及化工

    Nanodcal—最先进的一电子输运性质计算︻软件

    纳米器件的一量子输运性质是物理学、化学、材料→科学№和工程上    非常关注的一性质 。纳米器件的一输运性质对材料→的一化学性质№和元素类型非常敏感,同时对外电场№和量子效应也很敏感 。纳米器件的一量子输运是典型的一非线性、非平衡态性质,因 此必须通过微观物理学来定量研究 。

    Nanodcal是目前最先进的一基于第一性原理定量研究纳米器件电子输运性质的一代码 。输入纳米器件的一原子构型,它就输出预测的一量子输运性质,如电压-电流特性 。其中DFT构造整个纳米器件的一哈密顿量,NEGF进行非平衡量子统计构造电子密度矩阵 。迄今为止Nanodcal已成功应用于很多重要研究课题中,并逐步推广到更广阔的一量子输运性质研究领域 。

    Nanodcal采用赝势№和原子轨道线性组合(LCAO) 。它提供完整的一、经过验ζ证的一赝势数据库№和基函数 。Nanodcal还提供工具包使用户可自行产生赝势№和基函数(如果用户觉得有必要) 。

    Nanodcal是基于Matlab语言开发,数据密集计算︻部分采用C语言 。Matlab-C组合保证Nanodcal的一计算︻效率,是目前为止最为高效的一LCAO代码 。

    研究对象:

    Nanodcal本质上    是解Kohn-Sham方程描述电子结构 。与其他DFT计算︻软件的一本质区别就是采用NEGF-DFT描述开放体系的一量子输运性质 。它善于描述的一体系为:

    孤立体系(如分子)№和周期体系(如固体);

    表面:slab结构№和半无穷大结构;

    NEGF-DFT处理两端或多端开放系统,可加偏压;

    多极系统:NEGF-DFT处理4端系统;


    外场:

    外静电场(偏压№和门电压)

    外交变电压


    自旋:

    处理共线性、共平面№和非共线性自旋极化计算︻;


    哈密顿量:

    计算︻哈密顿量方法有Harris-DFT、DFT№和NEGF-DFT,交换关联能的一方法有LDA、各种GGA№和LDA+U 。

    用户可以把自己的一哈密顿量整个用于Nanodcal中进行物性№和输运的一计算︻.

    用户可以向Nanodcal中的一哈密顿量加入自己的一外势,再进行物性№和输运的一计算︻.


    电声相互作用:

    非平衡№和电流调价下计算︻电声相互作用 。


    结构弛豫:

    DFT总能计算︻方法处理结构优化 。


    计算︻性质:

    孤立体系、周期体系№和两端或多端开放体系的一电子结构;

    自洽的一非平衡密度矩阵№和哈密顿量;

    电荷№和自旋分析;

    态密度(DOS),分波№和局域态密度DOS;

    散射态密度(DOSS),分波№和局域散射态密度DOSS;

    器件的一压降分布;

    透射系数随电子能量№和偏压变化;

    电导、电阻№和磁电阻;

    交流电导;

    散射矩阵;

    能带结构№和复能带结构;

    非线性电流电压特性;

    散射态№和其在实空间投影;

    有限温度在费米能级展宽效应;

    共线性№和非共线性自旋极化计算︻;

    自旋轨道耦合;

    电子相关能处理(LDA+U);

    总能、力 №和应力 ;

    即将发布新功能:

    稳态或瞬态AC电流;

    电容;

    AC 偏压,包括库伦能;

    Noise;

    热电;

    电声耦合强度


    扩展性:

    API使用户SCF过程中可添加、替代、改变势能;

    API使用户可添加、替代、改变计算︻方法;

    API使用户输入新的一Hamiltonian量;

    API使用户把Nanodcal整合到其它软件中;


    系统要求:

    Matlab r14sp3版本以上    ;

    并行版需要MPICH2或OpenMPI; (可在相关网站免费下载)

    支持MS-Windows№和Linux;

    Nanodcal使用户专注于物理问题的一思考上    ,在科学前沿№和工程领域得到准确的一预测结果 。


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