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版本:O-2018.06
在本教程中,您将学习如何计算照明下通过器件的光电流。我们研究的对象是一个 7.6 nm 大小的硅 p-n 结,同时也展示了 QuantumATK O-2018.06 发行版中引入的 Photocurrent Analyzer。
如 [1] 和 ATK 手册中 Photocurrent
所述,光电流是通过将电子-声子的相互作用加到器件的哈密顿量中,采用一阶微扰理论计算得到。
首先,您将执行器件的自洽计算。然后,利用基态器件哈密顿量计算和分析光电流。
您应该使用脚本 ↓ silicon_pn_junction.py 运行基态计算—脚本中定义了掺杂的器件构型和合适的 NEGF 计算器。结果保存在 silicon pn_ju junction.hdf5
中。只需下载脚本,并利用 Job manager 运行它。计算完成后,您可以在 LabFloor 上看到 silicon pn_junction.hdf5
文件。计算采用 4 个 MPI 进程大约需要 20 分钟。
下面还提供了构建器件构型和设置 NEGF 计算的简要说明
7.6 nm 硅器件应包含 28 个 Si 层(76.0284 Å)和10.8612 Å 的左右电极。对于这种极短的 Si 器件,为了得到一个合理的电子结构,即在电极附近有相当平坦的带边以及从 VBM 和 CBM 到费米能级有很小的间隙,p 和 n 的掺杂水平应该都是 2*1020 e/cm3。
如果您需要更多关于如何建立结的信息,请参阅教程 Silicon p-n junction。
提供的脚本 ↓ silicon_pn_junction.py 中 NEGF 计算的设置如下所示。
Basis set:PseudoDojo and Low
Exchange-correlation:GGA-1/2 和 PBE
k-point sampling:A 和 B 方向上的 density 为 4 Å
Density mesh cutof:30 Ha
Default output file:silicon_pn_junction.hdf5
您现在可以准备光电流的计算了。打开 Script Generator,添加 Analysis from File 模块。
silicon_pn_junction.hdf5
接下来,为计算光电流,添加 Analysis Photocurrent 模块。设置声子能量范围为 0-5 eV 内 31 个点,k 点取样为 9 × 9。其他所有参数保持为默认值。您也可以在此处下载脚本 ↓ photocurrent.py。将脚本发送到 Job manager,保存为 photocurrent.py
,点击 按钮,运行计算。