基于ATK的納米結構性能的模擬研究.pdf

1、本論文采用計算機模擬的方式對納米結構進行研究，并進一步探討納米結構的物理特性。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)和納米器件的電學性質和量子輸運性質。 本論文首先介紹了關于納米系統(tǒng)的基本知識和納米尺度范圍物質出現(xiàn)的各種效應和特性，然后簡述了計算機模擬納米系統(tǒng)的優(yōu)勢、ATK的特性和VNL的基本知識

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、功能和腳本編輯。 ATK是通過運行用戶自編的具備各種功能的腳本來模擬納米結構的。編輯腳本的關鍵是確定所需參數(shù)，并測試選取最佳參數(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的計算結果可在任何合適的圖像顯示程序中可視化，本論文使用VNL進行可視化。當然，VNL

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