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PWmat宣傳冊以及購買須知

一、背景介紹

隨著計算機硬體的不斷發展，計算機的計算能力得到飛速提升，以密度泛函理論（DFT）為代表的理論模擬計算方法的計算精度越來越高，越來越被大家所認可。但是由於方法的局限性，使用DFT方法能模擬的體系通常只能在幾百個原子尺度，要模擬上千個原子就需要超大的計算集群，這是一般科研人員所無法承受的。對於實際材料體系，特別是半導體材料，材料本身都會有一些雜質缺陷，它們的濃度都是非常低的，但是對材料的性質卻有很大的影響。想要研究這些低濃度缺陷就需要構建非常大的體系，傳統的DFT方法難以實現。這裡，龍訊曠騰科技有限公司利用charge patching method方法[1-4]，結合PWmat平面波GPU計算軟體可以輕鬆實現研究上萬個原子的缺陷體系，這種方法也可用於量子點、納米線、納米棒以及生物大分子體系的研究。

CPM方法是根據預先計算的電荷基序（motif）來構建納米結構或者低濃度缺陷體系的電荷密度。這避免了在典型的自洽場迭代中計算所有佔據狀態，獲得電荷密度，從而獲得電位之後，可以通過我們獨特的摺疊光譜法和廣義矩法計算這種大系統的電子結構。這些線性標度方法允許我們在不明確計算所有本徵態的情況下計算重要的能帶邊緣態或態密度。後續的版本我們還會加入Chebyshev濾波方法，它允許計算指定能量範圍內的本徵態。歡迎有興趣研究大體系的用戶去PWmat官網（pwmat.com）下載使用，具體下載位置如下：pwmat.com/module-downlo。

二、實例展示

這裡我們以半導體行業最重要的材料Si為例，展示PWmat + CPM的計算能力。我們構建了一個21952個Si原子的體系，在這個體系中用一個As原子替換了Si原子，實現了萬分之一的摻雜濃度，我們用了一個64個Si摻雜1個As的體系來產生motif，這些motif用於拼接21952個Si原子體系的電荷密度，下面是一些具體的計算結果展示，具體的計算過程我們後續會寫一個完整的教程，放在我們的網站上供大家參考。

21952個Si原子摻雜As

64個Si原子摻雜As（用於產生motif）

64個Si原子摻雜As體系提取的motif

21952個Si原子摻雜As體系的態密度

CPM方法計算得到的21952個Si原子摻雜As體系的VBM圖

CPM方法計算得到的21952個Si原子摻雜As體系的CBM圖

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Reference:

[1]Generatingcharge densities of fullerenes. L.W. Wang, Phys. Rev. B 65,153410 (2002).

[2]Charge-DensityPatching Method for Unconventional Semiconductor Binary Systems. L.W. Wang,Phys. Rev. Lett. 88, 256402 (2002).

[3]ElectronicStructure Pseudopotential Calculations of Large (~1000 atoms) Si Quantum Dots.L.W. Wang, J. Phys. Chem. 98, 8, 2158-2165 (1994).

[4]Calculatingthe density of states and optical-absorption spectra of large quantum systemsby the plane-wave moments method. L.W. Wang, Phys. Rev. B 49, 10154 (1994).


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