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输运性质

输运性质:热电输运

基于Boltzmann输运方程和弛豫时间近似,在半经典理论框架下计算输运性质
包括但不限于(电子)热导,电导,Seeback系数等热电性质
如果需要计算晶格热导率,请使用PWphono3py(33)
计算输运是以下两个软件自己的功能,PWmat仅负责提供电子结构
  1. Boltzwann(34):需要依靠Wannier90插值获得致密的k点的本征值
  2. BoltzTrap(35): 需要ASE接口,操作更便捷

输运性质:有效质量

  1. Effective mass calculation(10):计算载流子的有效质量
通过本征值对k的二阶导数获得,通常要在所求的k点附近取很密的k点算能带
结合形变势理论可以获得弛豫时间
获得弛豫时间后可以带入(34)和(35)求电导率
也可以自己带入公式求得载流子迁移率(必要时,需要光学支的电声耦合)

输运性质:结合分子动力学计算电导率

  1. Electrical conductivity(16):使用Kubo-Green wood公式计算金属体系电导率
首先需要进行分子动力学模拟,达到平衡状态
是比Boltzmann方程更一般化的方法
在(准)非晶体系中,由于平均自由程太短,不满足Boltzmann方程的条件
类似的思路也可以用来求液体/非晶的热导率(Phys. Rev. B 96, 020302(R))

输运性质:Hall effect

模拟材料的反常霍尔电导(AHC)和自旋霍尔电导(SHC)

  1. 结合Wannier90(36)或者我们开发的二阶插值(46)获得致密的k点,并计算AHC
  2. 结合二阶插值(54)计算SHC

输运性质:量子输运/器件模拟

模拟场效应管的量子输运性质:

  1. Module 40: 计算散射态以模拟器件的输运性质
  2. Module 51: 不同的电极需要不同的偏压(EF),为此引入非平衡的边界条件
可以模拟加栅压的电极-中心区-电极的器件(场效应管)
相比非平衡态格林函数(NEGF),散射态的物理意义更明确
支持平面波基组(QuantumATK和Nanodcal等都是原子轨道基组)
即将支持高斯基组,算法也在不断优化