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材料设计,器件模拟计算领域的引领者

Device Studio软件平台2021B版发布

hzwtech | 鸿之微科技 | 2021-11-03

Device Studio是鸿之微多尺度材料仿真平台,能够进行材料原子级建模、科学仿真计算、远程任务管理和可视化数据分析的全过程,从而实现材料设计与模拟一体化。
      作为多尺度材料设计平台,Device Studio能够进行分子结构、晶体结构、纳米器件结构的建模与仿真。作为多尺度科学计算软件平台,Device Studio集成了量子输运计算软件Nanodcal,紧束缚模型科学计算软件Nanoskim,新型光电材料设计软件MOMAP,大体系第一性原理计算软件RESCU,第一性原理平面波计算软件DS-PAW,嵌段共聚物自洽场理论计算软件TOPS,材料微观组织演化模拟软件STEMS,耗散粒子动力学计算软件PODS以及其他主流的科学计算软件,诸如:VASP、LAMMPS、QUANTUM ESPRESSO、Gaussian和NWChem等。

作为鸿之微云客户端的入口之一,Device Studio也已经全面实现与鸿之微云进行数据对接。用户可通过鸿之微云账号随时随地登录使用该平台,项目文件可实时增量同步至云端,并能随时拉回本地。它借助了鸿之微云群组共享管理功能,助力实现科研数据共享,提高科研协同效率。

Device Studio平台在2021B版重磅迎来了鸿之微自主研发的基于PAW赝势的第一性原理平面波计算软件DS-PAW,对鸿之微原有的第一性原理软件RESCU在基础方法、计算精度以及计算精度上有了极大的补充与加强。DS-PAW软件功能强大、计算速度快、应用范围广,能够应用于不同场景,经过百万案例(包括各项功能及并行效率)的测试,体现了软件性能的稳定性。


Device Studio 2021B功能更新


1. 新增鸿之微云数据同步功能

 

设计功能:全面与鸿之微云进行数据对接,用户可通过鸿之微云账号随时随地登录使用Device Studio,Device Studio项目文件可实时增量同步至云端,并能随时拉回本地。

 

2. 新增接入第一性原理平面波计算软件DS-PAW

 

设计功能:新增接入第一性原理平面波计算软件DS-PAW,用户通过Device Studio生成计算的输入文件,可对其计算结果进行数据可视化分析。

 

3. 重新定义分子动力学计算软件LAMMPS用户交互界面

 

设计功能:重新设计分子动力学计算软件LAMMPS交互界面,用户可通过Device Studio生成LAMMPS计算的输入文件,用来预测体系的热力学性质、迁移性质、力学性质、结构优化以及淬火与退火的模拟。

 

4. 新增晶体衍射性质计算模块Virtual-XRay

 

设计功能:根据晶体的晶格、点阵信息及占位元素,计算粉末衍射XRD图谱。

 

5. 新增Open with功能

 

设计功能:用户可通过Device Studio打开预览各软件的输入文件,并可对其进行缩放、编辑、保存操作。

 

6. 新增修改原子颜色功能

 

设计功能:可修改模型中选中的原子的颜色。

 

7. 优化了Device Studio登录界面功能,可自适应不同终端,并可清除历史缓存

8. 优化了Job Manager适配功能,自动设置远程初始文件夹

9. 优化了增量同步备份功能,提高了资源传输效率和稳定性

10. 优化了Interface Builder功能的内部结构匹配算法,增加了匹配后结构的各种属性

11. 修复了Nanodcal Effective Mass参数设置异常问题

 

1-6为当前版本新增功能,7-11为优化及修复功能。

 

DS-PAW功能列表泛函计算软件DS-PAW功能列表

1. Plane wave basis

 

设计功能:使用平面波的基组展开波函数

 

2. Projector Augmented Wave pseudopotential(PAW)

 

设计功能:使用投影缀加平面波赝势

 

3. Relaxation

 

设计功能:结构弛豫计算,支持原子位置弛豫、晶格弛豫、晶格和原子位置弛豫;同时支持固定原子弛豫

 

4. Self-consistent

 

设计功能:自洽场计算

 

5. Spin

 

设计功能:支持无自旋、共线自旋、非共线自旋及自旋轨道耦合体系

 

6. Functional

 

设计功能:支持LDA、GGA(PBE)

 

7. Total energy

 

设计功能:系统总能量计算

 

8. Force

 

设计功能:原子受力计算

 

9. Stress

 

设计功能:应力计算

 

10. Band structure

 

设计功能:能带计算

 

11. Projected band structure

 

设计功能:投影能带计算

 

12. Density of states

 

设计功能:电子态密度计算

 

13. Projected density of states

 

设计功能:电子投影态密度计算

 

14. Electron local function

 

设计功能:电子局域函数计算

 

15. Potential

 

设计功能:势函数计算,支持静电势函数、局域势函数计算

 

16. VDW correction

 

设计功能:支持DFT-D2、DFT-D3范德瓦尔斯修正

 

17. Hybrid DFT

 

设计功能:支持PBE0、HSE03、HSE06杂化泛函修正

 

18. DFT+U

 

设计功能:引入Hubbard U处理强关联体系

 

19. Optical properties

 

设计功能:计算介电常数函数、折射率、反射率、吸收系数、消光系数等

 

20. Background charge

 

设计功能:引入背景电荷来计算带电体系

 

21. Dipol correction

 

设计功能:引入偶极修正来处理真空静电势不平整的问题

 

22. Partial charge

 

设计功能:计算某个指定K点和指定能带的电荷密度

 

23. NEB

 

设计功能:使用CI-NEB的方法搜索过渡态结构

 

24. Frequency

 

设计功能:使用有限位移方法进行频率计算

 

25. Phonon(FD)

 

设计功能:使用有限位移的方法计算声子能带、声子态密度

 

26. Phonon(DFPT)

 

设计功能:使用线性相应的方法计算声子能带、声子态密度

 

27. Elastic

 

设计功能:进行弹性常数、弹性模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等计算

 

28. AIMD

 

设计功能:第一性原理分子动力学计算

 

 

 

1-15为完善功能;其中3、5、6为当前版本新增及优化功能,16-28为当前版本新增功能。

 

量子输运计算软件Nanodcal 功能列表

1. Self Consistent Field

 

设计功能:自洽场计算

 

2. Structure

 

设计功能:通过输出、显示器件结构,使用户更方便地检查其输入文件中所准备的器件结构是否正确合理,用于实际计算前的用户自检

 

3. Energy

 

设计功能:系统总能量计算

 

4. Band Structure

 

设计功能:电子能带结构计算

 

5. Full Band Structure

 

设计功能:电子全能带结构计算

 

6. Complex Band Structure

 

设计功能:电子复能带结构计算

 

7. Density Of States

 

设计功能:各种电子态密度计算

 

8. Scattering States

 

设计功能:器件本征散射态计算,可得到实空间散射波函数

 

9. Transmission

 

设计功能:电子透射谱计算

 

10. Transmission Channel

 

设计功能:电子输运通道数分析

 

11. Spin Polarization、Magnetic Moment

 

设计功能:电子自旋极化率和电子自旋磁矩分析,可以投影到原子,轨道,以及实空间格点

 

12. Charge, electrons

 

设计功能:电荷在实空间、轨道空间、以及自旋空间中的分析

 

13. Potential

 

设计功能:Vdh, Veff, Vxc,Vna等实空间势能函数的提取

 

14. Conductance

 

设计功能:电流和电导计算

 

15. IV Curve

 

设计功能:IV曲线

 

16. Photo Current

 

设计功能:光电流计算

 

17. Force

 

设计功能:原子受力计算

 

18. Stress Matrix

 

设计功能:晶格应力计算

 

19. Hessian Matrix、dynamical Matrix

 

设计功能:原子振动的动力学矩阵

 

20. Phonon Band Structure

 

设计功能:声子能带结构计算

 

21. Phonon Full Band Structure

 

设计功能:声子全能带结构计算

 

22. Vibrational Density Of States、Phonon Density Of States

 

设计功能:声子态密度计算。

 

23. Phonon Trans Channel

 

设计功能:声子输运通道分析

 

24. Igen States

 

设计功能:晶体和分子本征态计算,可得到实空间本征波函数

 

25. Electron Density

 

设计功能:Rna, Rho, 以及Rho-Rna等实空间的电子密度函数的提取

 

26. Momentum

 

设计功能:电子动量算符矩阵计算

 

27. Structure Relaxation

 

设计功能:结构弛豫

 

28. Harris Field、 Harris Approximation

 

设计功能:基于系统中各原子电荷密度的简单叠加所得到的电荷密度,计算出相应的哈密顿量。并进一步计算出基于该哈密顿量的密度矩阵,以及Harris近似下的系统总能量。

 

29. Post Self Consistency Field – 加SOC

 

设计功能:在自洽的哈密顿量上,添加未参与自洽计算的小的修正项,例如SOC,得到完整的哈密顿量

 

30. Ac Conductance

 

设计功能:交流电导计算

 

31. Ac Transmission

 

设计功能:交流透射谱计算

 

32. Effective Mass

 

设计功能:载流子有效质量计算

 

33. Vdw Force

 

设计功能:根据DFT-D2模型计算范德瓦尔斯力

 

34. Vdw Stress

 

设计功能:根据DFT-D2模型计算范德瓦尔斯应力

 

35. Modulus

 

设计功能:计算材料的弹性模量

 

36. Joint Density Of States

 

设计功能:联合电子态密度计算

 

37. Thermoelectric Current

 

设计功能:热电流计算,温差导致的电流

 

38. Buffer Constrain

 

设计功能:用于Voltage drop的修正,显著提高收敛速度

 

39. Seebeck

 

设计功能:用于器件体系的Seebeck系数计算

 

40. ZT,Thermoelectric Properties

 

设计功能:计算电导,Seebeck系数,晶格热导,电子热导及热电优值

 

41. Collinear Spin Thermoelectric Properties

 

设计功能:考虑线性自旋的热电体系,包括:自旋电子热导,自旋seebeck系数,自旋电导

 

42. General Spin Thermoelectric Properties

 

设计功能:考虑一般自旋以及自旋轨道耦合的热电体系计算

 

43. Relative permittivity

 

设计功能:真空区域加相对介电常数,考虑介电层来模拟真实器件

 

44. VCA

 

设计功能:虚晶近似(VCA)用于原子掺杂或者空位掺杂

 

45. VGS

 

设计功能:考虑晶体管的VGS栅压,计算电流电压特性

 

46. Nanodcal -data parameter

 

设计功能:支持数据导出 "Nanodcal -data 参数",参数包括Fermi Energy, H, Density, Rho, Vna, Vdh, Vxc

 

47.  ONCV

 

设计功能:支持读取ONCV程序的接口

 

48. Nanodcal Basis

 

设计功能:支持LDA/PBE 短轨道基组文件

 

49.  Nanodcal Basis

 

设计功能:更新高精度短轨道基组文件

 

50.  Nanodcal应用教程

 

设计功能:Nanodcal网页版教程更新

 

 

 

1-50为完善功能。

 

Nanodcal卫星程序之MobCal功能列表

 

1. Mobility

 

设计功能:半导体材料中电子和空穴的迁移率计算

 

 

2. Mean Free Path

 

设计功能:金属材料中电子的平均自由程

 

1-2为完善功能。

 

 

Nanodcal卫星程序之OpticCal功能列表

1. Permittivity

 

设计功能:介电常数

 

2. Refractive Index

 

设计功能:折射率

 

3. Extinction Coeffient

 

设计功能:消光系数

 

4. Absorption Coeffient

 

设计功能:吸收系数

 

5. Susceptibility

 

设计功能:磁化率

 

 

 

1-5为完善功能

 

紧束缚模型科学计算软件Nanoskim功能列表

1. Hamiltonian

 

设计功能:哈密顿量计算

 

2. Band Structure

 

设计功能:电子能带结构计算

 

3. Self Consistent Field 

 

设计功能:自洽场计算

 

4. Transmission 

 

设计功能:电子透射谱计算

 

5. IV Curve

 

设计功能:电流电压特性计算

 

6. SO

 

设计功能:支持带自旋的SK参数进行输运计算

 

7. Nonorthogonal 

 

设计功能:支持非正交基的SK参数进行输运计算

 

8. Hamiltonian_RESCU 

 

设计功能:支持RESCU哈密顿量做输运计算

 

9. Plot Local Density 

 

设计功能:支持画密度分布的函数

 

10. Self Consistent Field

 

新增Pulay、periodicPulay、periodicPulayKerker三种混合方法

 

11. Self Consistent Field

 

新增了一种通过表面格林函数方法来计算自能的方法

 

12. Transmission 

 

设计功能:支持多栅极条件下的输运

 

13. Hamiltonian

 

设计功能:修复及升级对RESCU哈密顿量的支持

 

 

 

1-13为完善功能。

 

大体系密度泛函计算软件RESCU功能列表

1. Real space basis

 

设计功能:使用实空间格点基矢对KS方程进行离散化

 

2. LCAO basis

 

设计功能:使用LCAO基矢对KS方程进行离散化

 

3. Self-consistent

 

设计功能:自洽场计算

 

4. Spin

 

设计功能:计算无自旋、共线自旋、非共线自旋及自旋轨道耦合体系

 

5. Functional

 

设计功能:支持LDA,GGA(PBE),mGGA(mBJ)和杂化泛函(HSE)及上百种LIBXC库中的泛函,优化LIBXC接口,接口支持的泛函更全面、更稳定

 

6. Total energy

 

设计功能:系统总能量计算

 

7. Force

 

设计功能:原子受力计算

 

8. Band structure

 

设计功能:电子能带计算

 

9. Structure relaxation

 

设计功能:寻找能量最低结构

 

10. Density of states

 

设计功能:电子态密度计算

 

11. Projected density of states

 

设计功能:电子投影态密度计算

 

12. Boundary conditions

 

设计功能:支持多种边界条件:周期性、狄利克雷、诺依曼和开放边界条件

 

13. Local density of states

 

设计功能:电子局域态密度计算

 

14. Phonon band structure (FD)

 

设计功能:使用有限位移的方法计算声子能带

 

15. Mulliken populations

 

设计功能:Mulliken布居,可以用来分析电荷转移,化学键等性质

 

16. DFT+U

 

设计功能:引入Hubbard U

 

17. Wavefunction

 

设计功能:计算某个指定K点的波函数

 

18. Potential

 

设计功能:计算实空间的势函数

 

19. Band decomposition

 

设计功能:能带投影到原子轨道的贡献

 

20. Band unfolding

 

设计功能:能带折叠

 

21. Phonon band structure (DFPT)

 

设计功能:使用密度泛函微扰理论计算声子能带

 

22. Dielectric tensor

 

设计功能:介电常数张量及极化率

 

23. Optical properties

 

设计功能:介电常数函数、折射率、能量损失函数和红外强度等

 

24. External electric field

 

设计功能:KS方程中引入外加电场

 

25. Maximally localized Wannier functions(MLWF)

 

设计功能:新增最大局部化Wannier函数,支持自旋体系

 

26. Raman tensor and intensity (DFPT)

 

设计功能:密度泛函微扰理论计算拉曼张量和拉曼强度

 

27. Hybrid DFT

 

设计功能:使用NOPAIN2算法进行杂化密度泛函计算

 

28. Mobcal interface

 

设计功能:新增MobCal软件接口

 

29. GPU

 

设计功能:优化GPU加速算法,支持HSE计算加速

 

30. Projected local DOS (PLDOS)

 

设计功能:局域态密度分解到轨道

 

31. Import file:rescu_runtime.input

 

设计功能:计算过程中新增参数修改

 

32. Berry-curvature

 

设计功能:二维材料berry-curvature计算

 

33. STM-current

 

设计功能:使用Bardeen理论计算样品和尖端电流

 

34. Polarized and polarization-averaged Ramanintensity (DFPT)

 

设计功能:优化DFPT下Raman计算,支持极化及极化平均

 

35. DFPT solver (PCFSI)

 

设计功能:DFPT下的切比雪夫滤波功能,加速并行效率,优化加载DFPT时波函数加载的速度以及动力学矩阵矢量化的效率,新增DFPT计算内存预估功能。

 

36. DFPT electron-phonon

 

设计功能:支持DFPT计算电子-声子耦合矩阵

 

37. DFPT metal

 

设计功能:DFPT支持无带隙体系计算,支持绝缘体,半导体和金属

 

38. Spin k-resolved

 

设计功能:支持计算菲共线自旋下每个K点下的自旋磁矩

 

39. DFPT symmetry

 

设计功能:DFPT支持对称性操作,提高计算效率

 

40. Make vacuum atom

 

设计功能:使用LCAO基组计算势函数时可以自动在真空中加入空原子轨道

 

41. Defect formation energy

 

设计功能:支持计算缺陷形成能流程计算

 

42. Dielectric tensor(An external field)

 

设计功能:新增使用外加电场的方法计算节点张量

 

 

 

1-42为完善功能;5和35功能进行了优化。

 

新型光电材料设计软件MOMAP功能列表

1. Fluorescence absorption spectrum

 

设计功能:荧光吸收光谱

 

2. Fluorescence emission spectrum

 

设计功能:荧光发射光谱

 

3. Fluorescence radiation rate

 

设计功能:荧光辐射速率

 

4. Internal conversion rate

 

设计功能:内转换速率

 

5. Phosphorescence emission spectrum

 

设计功能:磷光发射光谱

 

6. Phosphorescent radiation rate

 

设计功能:磷光辐射速率

 

7. Intersystemcrossing rate

 

设计功能:系间窜越速率

 

8. Reorganizationenergy

 

设计功能:重整能

 

9. Huang–Rhysfactor

 

设计功能:黄昆因子

 

10. Electronic vibrational couplinganalysis

 

设计功能:电子振动耦合分析

 

11. Temperature effect

 

设计功能:温度效应

 

12. Split molecule

 

设计功能:分子拆分

 

13. Check molecular structure

 

设计功能:检验分子结构

 

14. Submit charge transfer integral

 

设计功能:提交转移积分任务

 

15. Submit reorganization energy

 

设计功能:收集转移积分

 

16. Collect transfer integral

 

设计功能:收集转移积分

 

17. Analyze reorganization energy

 

设计功能:分析重整能,判断重整能合理性

 

18. Marcus model

 

设计功能:Marcus模型

 

19. Full-quantum model

 

设计功能:全量子模型

 

20. Monte Carlo simulation

 

设计功能:蒙特卡洛模拟

 

21. Random walk simulation

 

设计功能:随机行走模拟

 

22. Carrier mobility

 

设计功能:载流子迁移率,优化Transport计算模块,增加量化自洽步数控制参数,增加Oniom接口。

 

23. Anisotropic transport property

 

设计功能:各向异性迁移率

 

24. Multimolecular luminescent properties

 

设计功能:双分子及多分子发光性质

 

25. Result judgment

 

设计功能:量化计算结果判断

 

26. Carriermobility of amorphous and thinfilm

 

设计功能:非晶及薄膜迁移率

 

27. Master-equationmodel

 

设计功能:主方程模型

 

28. Thermoelectric figure of merit

 

设计功能:热电优值

 

29.  Python scheduler

 

设计功能:使用Python脚本调度程序计算

 

30. Job manager system

 

设计功能:运行环境支持Local PBSLSF SLURM

 

31. Mobility for binary and multivariateeutectic

 

设计功能:二元及多元共晶迁移率计算

 

32. Q-chem interface

 

设计功能:增加Q-chem接口,修复Q-chem nacme计算的单位问题,改进Q-chem量化计算结果判断

 

33. QM/MM simulation

 

设计功能:支持QM/MM计算,修复Oniom计算问题,提高numfreq计算精度

 

34. Bimolecular/multimolecular luminescence

 

设计功能:计算双分子及多分子发光性质

 

35. Mixed Pseudopotential

 

设计功能:迁移率计算重整能和转移积分支持混合贋势

 

36. Calculation of Mobility of Disordered Organic Materials

 

设计功能:无序结构有机材料迁移率计算

 

37. Calculation of Mobility of Thin film

 

设计功能:薄膜材料有机材料迁移率计算

 

38. Spin-coupling calculation

 

设计功能:增加PySOC模块,计算旋轨耦合常数,修复PySOC计算问题

 

39. Numerical calculation oftransition dipole moments

 

设计功能:数值计算单分子、PCM溶剂化分子和QM/MM的跃迁偶极导数

 

40. Speed up the EVC calculationfor QM/MM model

 

设计功能:加速QM/MM模型的EVC计算,解决IO时间过久的问题

 

41. INDO support for rapidcalculations of large systems

 

设计功能:传输模块支持INDO,可快速计算大体系转移积分

 

42. Integration of Dalton

 

设计功能:集成Dalton软件

 

43. ORCA interface

 

设计功能:增加ORCA接口

 

44. TeraChem interface

 

设计功能:增加TeraChem接口

 

45. Add some new control parameters, e.g., output_level etc

 

设计功能:增加控制参量output_level

 

46. Herzberg-Teller effect

 

设计功能:修复numfreq计算问题

 

 

1-45为完善功能;46为当前版本新增功能,22、32、33功能进行了优化。

 

材料微观组织演化模拟软件STEMS功能列表

1. Dendritic solidification

 

设计功能:凝固过程中的支晶生长现象

 

2. Eutectic growth

 

设计功能:共晶生长现象

 

3. Directional solidification

 

设计功能:定向凝固

 

4. Rapid solidification

 

设计功能:快速凝固

 

5. Solidification defects

 

设计功能:凝固缺陷

 

6. Solidification stress

 

设计功能:凝固压力

 

 

 

1-6为完善功能。

 

嵌段共聚物自洽场理论计算软件TOPS功能列表

1. Topologicaldefinition

 

设计功能:自定义聚合物分子拓扑

 

2. Specialinitialization

 

设计功能:特殊初始化初场

 

3. Automatic Periodic Optimization

 

设计功能:自动周期优化

 

4. Rapid algorithm

 

设计功能:加速收敛算法

 

5.  Dual Platform

 

设计功能:多平台操作

 

6. Topologica lV erification

 

设计功能:拓扑结构验证

 

7. Free Energy Analysis

 

设计功能:自由能分析

 

8. Structure Module

 

完善功能:结构库

 

9. Symmetry Group Accelerate

 

设计功能:对称群加速算法

 

10. Grandcanonical

 

设计功能:巨正则系综体系

 

11. Pseudospectral

 

设计功能:伪谱法解扩散方程

 

12. Muti-function output

 

设计功能:多功能输出

 

 

1-12为完善功能。

 

耗散粒子动力学计算软件PODS功能列表

1. Visualmodeling

 

设计功能:可视化构建聚合物分子模型

 

2. Breakpoint restart

 

设计功能:断点续算

 

3. Muti-Accleration

 

设计功能:多方法加速

 

4. Confinements

设计功能:支持多平台计算

 


1-5为完善功能。


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