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QuantumATK P-2019.03新版发布

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更新概要

  • 密度泛函理论方法更新
  • 材料性质分析模块新功能
  • 动力学计算更新
  • 计算性能提升
  • 重新设计的计算脚本生成工具
  • 全面提升的二维数据作图工具
  • 其他更新

?密度泛函理论方法更新

  • 在平面波和LCAO基组的DFT计算中采用SCAN MetaGGA泛函,极大的提升了GGALDA在各种体系中的计算效果
    • Strongly Constrained and Appropriately Normed semi-local density functional
    • 大幅改进能量计算(与LDA和GGA相比)
    • 与完全非局域杂化泛函得到一样精度的结果,但是大大节省计算成本【[G.-X. Zhang et al., New J. Phys. 20, 063020 (2018)]】
    • 可用于LCAO和PlaneWave计算
    • 可以用于各种块材计算分析:优化结构、动力学模拟、动力学矩阵、哈密顿量导数、点缺陷分析、磁各向异性等等

  • ?平面波计算新增对多种材料性质分析工具的支持
    • 光学谱,有效能带,投影能带(Fat Bandstructure),投影态密度、本征值
    • PlaneWave现在和LCAO支持的相同类型投影:自旋(上/下),自旋(x/y/z),原子位,原子组标签、元素、壳层、轨道等
    • 使用Kerker预处理工具改进使用平面波DFT对片层(Slab)结构计算的收敛性
  • HSE杂化泛函与非共线/自旋轨道耦合联合使用
  • HSE杂化泛函计算速度提升
  • GGA PseudoDojo模守恒赝势现在支持非共线自旋轨道耦合新增PseudoDojo LDA赝势
  • PAW方法:Projector-Augmented Wave method
    • 可以使用比模守恒赝势更低的波函数截断(NC30-40Ha;PAW:20Ha),大大提高计算速度
    • 可以计算:总能、力、能带、态密度、声子能带和态密度、振动模式动力学矩阵、365bet提现不了_365bet投注官网_365bet开户地址面、化学势、有效质量,等等
    • 支持自旋极化计算
    • 可选Generalized Davidson(默认)或PPCG方法解本征值
    • 全面支持MPI并行
    • PAW数据:GPAW(默认)和JTH(包含镧系元素)

材料性质分析模块新功能

  • 磁各向异性能量(MAE)
    • 使用功能强大的study ojbect进行磁各向异性能量(magnetic anisotropy energy,MAE)的计算
    • 图形界面支持计算设置和分析
    • 给定theta和phi角,投影(原子位、原子位和壳层、原子位和轨道)、能量窗口、每电子能带数、k点采样
    • Study Object支持中断时自动续算
    • MAE对坐标(x/y/z)作图,对给定的角度和投影

  • 部分电子密度
    • 计算部分电子密度并可以在实空间显示,例如显示材料表面的电子密度来模拟STM图像(Tersoff-Hamman近似)
    • 选择能量范围、指定能带序号,确定电子本征态对部分电荷的贡献

  • 表面能带
    • 使用单边无限的表面模型获得表面能带结构(在特定k方向上的器件态密度)

  • 本征值
    • 在给定的k点(单点或网格)上计算本征值
  • ?有效能带(能带展开)
    • ?更新有效能带结构(能带展开)算法,可以进行任意缺陷位点、任意元素、缺陷类型的能带展开
    • 全新的算法去除了过去方法的所有限制

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动力学计算更新

  • 使用time-stamped force Monte Carlo方法(基于DFTDFTB、力场)代替普通的分子动力学,来研究长时域的平衡、沉积、无定型化、扩散、快速熔化退火、对罕见事件采样,可以是恒定温度,也可以是线性升温降温
    • 与MD类似,但是原子位移使用Monte Carlo方法采样
    • 模拟时长可以是传统MD的5-100
    • 将结构在给定温度下平衡并采样
    • 图形界面支持直接设置计算

  • 哈密顿量导数和动力学矩阵计算速度大大提升
  • 使用Brenner/BEBOMoliere模拟腐蚀和沉积
  • 器件体系结构优化现在可以在任意中断位置重启继续
  • 晶体结构优化时现在可以单独限制空间群

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计算性能提升

  • DFT LCAO分子动力学和结构优化的内存消耗大大减少,计算速度大大提升,现在进行上千原子的动力学不成问题

  • 算法的细节优化带来DFT MGGAGGA、杂化泛函和非平衡态格林函数计算总体性能提升
  • 力场计算MPI并行化,大体系动力学计算速度加速明显

  • 格林函数求逆在多进程上并行,减少内存消耗
  • 使用全新的ParallelDevicePerformanceProfile函数得到NEGF计算的最佳并行策略建议
  • 改进GUI的性能(LabFloor加载速度、NEB生成速度等等)

重新设计的计算脚本生成工具

  • 改进脚本面板的组织和操作方式,提升用户体验
  • Custom Blocks高级工具:可以自定义计算模块
  • 采用全新的计算参数设置,有效集中于最重要参数
  • 将计算设置和计算流程保存成模板,在后续其他计算中使用
  • 可以选择如果未自洽成功则停止计算,以防浪费时间

全面提升的二维数据作图工具

  • 数据图的高级编辑工具,可以保存设置用于未来分析或者将作图设置用于新的数据

  • 将多幅图进行关联和组合,更好的分析数据

  • 对数据进行线性和其他拟合,直接在图上进行测量
  • 支持:BandStructure,Fat Bandstructure,Effiective Bandstructure,Surface Bandstructure,MD Trajectory analysis,PDOS,Configurations,Optical Spectrum,MAE,PhotoCurrent

其他更新

  • 基于空间群判断对晶体结构进行对称化,得到素单胞;判断空间群的角度和位置精度可调
  • 两个新增的库:Pandas和Fireworks
  • 新版QuantumATK全面切换至Python 3

如何获得新版本

  • 现有用户请及时登录Synopsys Solvnet网站下载安装最新版本
    • 注意:SCL版本需要使用2018.06以后的版本;下载安装2018.06-sp1版的Synopsys Common LicensingSCL)系统(操作方法链接
    • License文件需要是20181210日以后产生的文件,获取更新的license文件操作方法链接
    • 下载安装2019.03版的QuantumATK操作方法链接
  • 有新版使用需求请联系我们

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