基于ATK的納米結(jié)構(gòu)性能的模擬研究.pdf

1、本論文采用計(jì)算機(jī)模擬的方式對(duì)納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并進(jìn)一步探討納米結(jié)構(gòu)的物理特性。本論文研究所使用的軟件是Atomistix公司開發(fā)的ATK(Atomistix ToolKit)和VNL(Virtual NanoLab)，該軟件根據(jù)第一性原理模擬納米系統(tǒng)和納米器件的電學(xué)性質(zhì)和量子輸運(yùn)性質(zhì)。 本論文首先介紹了關(guān)于納米系統(tǒng)的基本知識(shí)和納米尺度范圍物質(zhì)出現(xiàn)的各種效應(yīng)和特性，然后簡(jiǎn)述了計(jì)算機(jī)模擬納米系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)、ATK的特性和VNL的基本知識(shí)

2、。最后介紹了ATK所采用的語言-NanoLanguage語言，特別是Python語言的特點(diǎn)、功能和腳本編輯。 ATK是通過運(yùn)行用戶自編的具備各種功能的腳本來模擬納米結(jié)構(gòu)的。編輯腳本的關(guān)鍵是確定所需參數(shù)，并測(cè)試選取最佳參數(shù)值，然后以atk格式(文件名.atk)保存輸入文件，并在輸入文件中注明輸出文件的格式-NetCDF格式(文件名.nc)。ATK的計(jì)算結(jié)果可在任何合適的圖像顯示程序中可視化，本論文使用VNL進(jìn)行可視化。當(dāng)然，VNL

3、的功能不僅僅是一個(gè)可視化程序，更重要的是它本身也是一個(gè)可以執(zhí)行模擬功能的數(shù)值計(jì)算程序，可以直接在VNL中進(jìn)行模擬計(jì)算。 在納米結(jié)構(gòu)可視化和特性計(jì)算過程中，結(jié)合ATK和VNL，實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)(分子系統(tǒng)、晶體系統(tǒng)、雙電極系統(tǒng))納米結(jié)構(gòu)的模擬，并對(duì)系統(tǒng)的分子軌道、電子密度、Bloch函數(shù)及能帶結(jié)構(gòu)等特性的進(jìn)行模擬。通過一系列測(cè)試和模擬，本論文計(jì)算了H2分子的鍵長(zhǎng)和鍵能，并與理論值和其他算法所得結(jié)果進(jìn)行比較；為了檢驗(yàn)DFT理論的適用性，