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atk:硅p-n结 [2016/06/04 10:31] – dong.dong | atk:硅p-n结 [2019/04/20 10:31] (当前版本) – [电流电压曲线] dong.dong | ||
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* 通过计算、绘制器件在正向、反向偏压下的器件态密度(DDOS), | * 通过计算、绘制器件在正向、反向偏压下的器件态密度(DDOS), | ||
+ | <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。** | ||
+ | </ | ||
===== 硅晶胞:Slater-Koster 和 MGGA ===== | ===== 硅晶胞:Slater-Koster 和 MGGA ===== | ||
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==== DFT-MGGA 计算 ==== | ==== DFT-MGGA 计算 ==== | ||
- | ATK-DFT中的TB09 MGGA近似[参考文献:aTB09],已经在[[http:// | + | ATK-DFT中的TB09 MGGA近似[参考文献:aTB09],已经在[[Meta-GGA和二维受限的砷化铟]]教程中详细介绍。为了对比Slater-Koster与MGGA结果的差异,我们将会拟合参数c,使得MGGA的带隙可以和Slater-Koster相匹配。在本教程中,我们将会使用这个拟合参数 c 进行 MGGA 计算。 |
* 从**Builder**窗口中,将硅单晶结构发送至**Script Generator**窗口,添加**New Calculator**,设置如下参数: | * 从**Builder**窗口中,将硅单晶结构发送至**Script Generator**窗口,添加**New Calculator**,设置如下参数: | ||
* 选择// | * 选择// | ||
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* 在 Script Generator 窗口中,将输出文件保存成:“'' | * 在 Script Generator 窗口中,将输出文件保存成:“'' | ||
* 为了匹配 Slater-Koster 计算结果,我们需拟合参数c,这需要进行几步计算。此处我们取c=0.9,1.0,1.1,1.2,分别进行MGGA计算。需要修改计算脚本: | * 为了匹配 Slater-Koster 计算结果,我们需拟合参数c,这需要进行几步计算。此处我们取c=0.9,1.0,1.1,1.2,分别进行MGGA计算。需要修改计算脚本: | ||
- | * 利用【发送】按钮发送脚本至【Editor】Editor窗口,如图修改交换关联势部分。在python脚本中,添加一个对c值的循环(在此处下载修改后的脚本[[https:// | + | * 利用【发送】按钮发送脚本至【Editor】Editor窗口,如图修改交换关联势部分。在python脚本中,添加一个对c值的循环(在此处下载修改后的脚本:{{ :atk: |
{{ : | {{ : | ||
* 发送脚本至**Job Manager**窗口,然后运行脚本。 | * 发送脚本至**Job Manager**窗口,然后运行脚本。 | ||
行 100: | 行 104: | ||
<WRAP center info 80%> | <WRAP center info 80%> | ||
==== 说明 ==== | ==== 说明 ==== | ||
- | 这52层晶胞将构成中心区域。由于硅半导体较长的屏蔽层,器件需要足够长(14nm),详细解释参见[[http:// | + | 这52层晶胞将构成中心区域。由于硅半导体较长的屏蔽层,器件需要足够长(14nm),详细解释参见[[http:// |
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行 136: | 行 140: | ||
<WRAP center info 80%> | <WRAP center info 80%> | ||
==== 说明 ==== | ==== 说明 ==== | ||
- | 所有参数设置参考:[[http:// | + | 所有参数设置参考:[[http:// |
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行 178: | 行 182: | ||
发送脚本至 **Job Manager**,运行计算。 | 发送脚本至 **Job Manager**,运行计算。 | ||
- | 通过脚本中的分析,以及在 **Job Manager** 中多线程并行计算,对于零偏压部分的计算,将会花费几分钟,而对于整个IV曲线的计算则需要几个小时。在 | + | 通过脚本中的分析,以及在 **Job Manager** 中多线程并行计算,对于零偏压部分的计算,将会花费几分钟,而对于整个IV曲线的计算则需要几个小时。在 |
{{ : | {{ : | ||
行 184: | 行 188: | ||
<WRAP center info 80%> | <WRAP center info 80%> | ||
==== 说明 ==== | ==== 说明 ==== | ||
- | 这个计算是运行在 Intel e5472 3.0 GHz 的机器上,图中用单点描述的是 | + | 这个计算是运行在 Intel e5472 3.0 GHz 的机器上,图中用单点描述的是 |
计算详细参数:零偏压,对于 SCF 采用 7x7x100 的k点,透射计算则取 21x21。其他所有参数均按照本教程设置。 | 计算详细参数:零偏压,对于 SCF 采用 7x7x100 的k点,透射计算则取 21x21。其他所有参数均按照本教程设置。 | ||
可以看出对于 post-SCF 计算和透射谱计算,Slater-Koster 方法效率远大于其他方法。 | 可以看出对于 post-SCF 计算和透射谱计算,Slater-Koster 方法效率远大于其他方法。 | ||
行 205: | 行 209: | ||
* 选中其中一个 **IVCurve**,并用 IV-Plot 插件,绘制电流曲线。如果勾选 // | * 选中其中一个 **IVCurve**,并用 IV-Plot 插件,绘制电流曲线。如果勾选 // | ||
{{ : | {{ : | ||
- | * 为了对比 **Slater-Koster** 和 **MGGA** 两种计算的电流曲线,下载这个脚本[[http:// | + | * 为了对比 **Slater-Koster** 和 **MGGA** 两种计算的电流曲线,下载这个脚本:{{ :atk: |
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行 216: | 行 220: | ||
下图是p-n结电子态示意图,图中画出了势能沿输运方向随坐标的变化。 | 下图是p-n结电子态示意图,图中画出了势能沿输运方向随坐标的变化。 | ||
- | {{ : | + | {{ : |
- | 通过 **VNL** 和 **ATK** 中的 **DeviceDensityOfStates** 或者 **LocalDensityOfStates**,可以很容易的绘制这幅图。 | + | 通过 **VNL** 和 **QuantumATK** 中的 **DeviceDensityOfStates** 或者 **LocalDensityOfStates**,可以很容易的绘制这幅图。 |
<WRAP center important 80%> | <WRAP center important 80%> | ||
- | [注意] | + | ==== 注意 |
- | 在这,我们可以通过分析DDOS,绘制出势能沿输运方向的势能图,从此处下载脚本 | + | 在这,我们可以通过分析DDOS,绘制出势能沿输运方向的势能图,从此处下载脚本{{ :atk:ddos_edp.zip |}}。 |
为了能正常运行脚本,nc文件中必须包含以下几个内容:**DeviceConfiguration**, | 为了能正常运行脚本,nc文件中必须包含以下几个内容:**DeviceConfiguration**, | ||
行 296: | 行 300: | ||
* [aTB09] Fabien Tran and Peter Blaha. Accurate band gaps of semiconductors and insulators with a semilocal exchange-correlation potential. // | * [aTB09] Fabien Tran and Peter Blaha. Accurate band gaps of semiconductors and insulators with a semilocal exchange-correlation potential. // | ||
- | * 英文原文:[[http:// | + | * 英文原文:[[http:// |