NanoDCAL+ / NanoDCAL

NanoDCAL+ (NanoDCALの上位版)の概要

次世代の多機能NEGF-DFTナノ電子輸送ソルバーNanoDCAL+（Nano DFT CALculator plus）は、NEGF-DFTのLCAOを実装した、非平衡量子輸送の非経験的モデリングのための汎用ツールです。これは、分子エレクトロニクス、ナノチューブ、トポロジカル絶縁体、電池、磁気トンネル接合、金属粒界など、さまざまな分野の何百もの科学出版物で使用されているNanoDCALを継承しています。

主な機能：

FortranとPython言語で実装されています

強化されたモジュール性、サードパーティツールとのインターフェイスを提供し、 並列処理、ハードウェアの移植性、パフォーマンスの向上

分子およびナノスケールの電子機器に焦点を当てる（現実的な大規模 最大10k +原子のシステム）

スピントロニクス（共線/非共線/スピン軌道相互作用）

半導体ナノエレクトロニクス（I-V曲線）

送信および電流計算機

コンダクタンス

NonoDCAL+をご利用頂いている方

デバイスエンジニア：
分子接合、スピントロニクス、トンネルFETなどの次世代デバイスのインシリコでの性能を予測し、さまざまな設計や材料スタックを試してみてください。

実験担当：
輸送測定を予測し、現実的な（10,000以上の原子までの大規模な）デバイスに関する仮説（原子構造、欠陥など）を検証します。

理論物理学者：
NanoDCAL +は、第一原理からナノデバイスの基底状態と非平衡特性を計算するNEGF-DFTの強力な実装です。

アカデミック教師：
NanoDCAL +は、教師が物性物理学の概念や現象を説明して教えることができる便利なソフトウェアツールです。

NanoDCAL +の利点：

事実上すべての材料の電子構造を予測します。
NanoDCAL +は、密度汎関数理論（DFT）を使用して、第一原理から特定の原子配列（分子、結晶、表面など）の特性を計算します。

ヘテロ接合とデバイスの非平衡特性を正確に予測します。 NanoDCAL +は、第一原理からデバイスのハミルトニアンを導き出し、ケルディッシュのグリーン関数形式（NEGF）を使用して非平衡量子統計を説明し、半古典的輸送法の予測力を超える記述を実現します。 NanoDCAL +の強力な実装を使用して、より迅速に回答を得ることができます。 NanoDCAL +の高性能ソルバーと超並列実装により、答えがより速く得られ、これまで以上に大規模で現実的なシステムのシミュレーションが可能になります。 NanoDCAL +の使用は、便利で簡単です。 DeviceStudioのNanoDCAL +を使用して、マテリアルとデバイスを作成および視覚化するか、ジョブとワークフローを自動化するのに便利なPythonスクリプト環境を使用できます。

新機能

随時アップデート致します。

他製品との比較

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NanoDCAL

NanoDCALは、密度汎関数理論（DFT）とケルディッシュ非平衡グリーン関数形式（NEGF）を組み合わせたNGFT-DFTの原子起動の線形結合（LCAO）近似で実装されている、非線形および非平衡量子輸送のad initio モデリングのための汎用ツールです。分子エレクトロニクスやナノチューブ、トポロジカル絶縁体、電池、磁気的トンネル接合、金属結晶粒界などの様々な分野において多数利用されており、数百の科学論文に貢献してきました。

主な特徴：

MATLABとC言語で実装されています

小規模から1000原子までの大規模系分子および、ナノスケールエレクトロニクスを対象

スピントロ二クス（コリアニー、ノンコリアニー、スピン軌道カップリング）

半導体ナノエレクトロニクス（I-V特性）

全エネルギー、力、散乱状態およびフォノン計算などのいくつかの機能

分子、結晶、構造最適化

電子フォノンカップリング

原子基底関数の最適化

光電量、熱伝導率

 

NanoDCALには、材料の多くの重要な輸送特性を計算するための一連のメソッドが含まれています。輸送に加えて、典型的な平衡電子構造計算も行うことができます。

NanoDCALでは、波動関数は原子軌道（LCAO）の線形結合で拡張され、原子コアは非局所擬ポテンシャルを保存するノルムによって定義されます。 LCAO基底とそれに関連する擬ポテンシャルは、Nanobaseと呼ばれる独自の原子パッケージによって生成できます。これらの可能性と基底関数のデータベースはNanoDCALとともに提供されますが、ユーザーはNanobaseを使用して、研究と設計の課題に合わせた基底関数を生成することもできます。そのポアソンソルバーは、オープンデバイス境界条件を処理するために実空間に実装されています。 NanoDCALは、最も計算量の多いコンポーネントとして、MatlabとCに実装されています。 MPIを使用して並列化され、コンピュータークラスター上で効率的に実行されます。