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Virtual NanoLab 1.4——模拟纳米装置,进行原子层次的性质分析
Virtual NanoLab提供直观且广泛的计算工具,以得到纳米装置(器件)的各种性质的认识与理解。这些工具是通过多种数字计算的尺度来模拟的。整个工作流程设计成像真实的实验过程一样,允许用户通过原子论建模来建立虚拟的实验,可以进行几何构建、电子机构和电子性质的计算。所有操作都在友好的图形界面下进行。
 Virtual NanoLab能够用来研究各种体系内的电子结构和电子迁移,包括分子、周期性体系(碳纳米管、晶体、表面)和双探测体系。其理论基础是理论物理、量子化学和电子迁移理论。计算方法采用半经验方法,和从头计算方法。Virtual NanoLab在算法上的独特之处在于能够处理有电子电流通过的开体系上,因此它可以计算纳米尺度的传输装置的发射光谱和电流-电压性质,这些装置包括:金属-分子-金属,金属-碳纳米管-金属,碳纳米管-分子-碳纳米管以及其他多种体系。
Virtual NanoLab 的数字引擎是Atomistix Tool Kit (ATK),一套优秀的电子结构方法。ATK的基础是非平衡格林函数技术和密度泛函理论,是TranSIESTA-C的重大更新,采用了一种当今最精确有效的DFT方法。
主要性质:
分子、晶体和双探测体系的自洽DFT描述;
采用非平衡格林函数技术;
双探测体系的发射光谱和态密度的计算;
双探测体系的电流-电压性质的计算;
分子轨道、Bloch态、电子密度和有效势的计算;
晶体和双探测体系的K-点取样;
数值基组和赝势的数据库。
功能:
对有限偏压下的开放体系进行自洽DFT计算;
电子传输系数和本征信道;
与传输方向正交的周期边界条件;
对于NEGF计算新的计算有效设计;
电流和非平衡力的计算;
散射态和分子轨道的三维图像;
LDA和GGA交换相关函数;
原子位置的松弛;
赝势和基组数据库。
Virtual NanoLab 软件为以下体系的第一原理模拟提供了新的可能:
纳米电子
分子设备
MOS结构
界面
纳米管
生物分子
场的散发
自旋迁移
接触电阻
电迁移
AC迁移模拟
混合设备
STM模拟
Virtual NanoLab (VNL) combines powerful atomic-scale modeling techniques with a user-friendly graphical interface.
Visualize atomic geometries and calculated physical quantities in 3D
Build complex atomic structures with a few mouse clicks
Get assistance in setting up samples and choosing simulation parameters
Atomic-scale modeling is indispensable when it comes to simulating measurements and analyzing atomic-scale properties of nanoscale devices. The functionality of a nanoscale device is affected by the positions of the individual atoms. It might change drastically if some atoms are replaced, added, or removed. Atomic-scale modeling makes you understand why your device works. Or why it doesn’t work!

Virtual NanoLab is based on Atomistix ToolKit (ATK) and gives access to state-of-the-art modeling techniques, including non-equilibrium Green’s function and density-functional-theory (DFT) methods. With Virtual NanoLab these techniques are simple and intuitive to use whether or not you are an expert in quantum chemistry and electronic-structure calculations.

Using numerical techniques to simulate experiments before doing the actual physical measurements is cost-effective and saves time. Possible problems can be detected and solved before the device even is fabricated.

Virtual NanoLab takes care of the details of the numerical calculations enabling you to focus on the physical properties of your system. All numerical parameters have default values and the most important ones for the problem at hand are highlighted.


A virtual laboratory

Working with Virtual NanoLab is like working in a virtual laboratory. Designed to resemble the actual experimental situation, Virtual NanoLab has a number of interactive instruments that simulate the atomic-scale properties of nanoscale systems.

Launch Virtual NanoLab and you are in the Lab Floor. This is the main window where the interactive instruments are gathered. Use the instruments to

Set up atomic geometries
Calculate electronic and transport properties
Visualize, investigate, and analyze the results.
Visualization is an important part of Virtual NanoLab. Make three-dimensional plots of your calculated physical quantities superimposed on the atomic geometry to understand how the intrinsic atomic-scale properties influence the behavior of your device. You never get the same physical insight from a list of numbers.