QuantumATK W-2024.09 新版中,GW 方法得到了大大的改进,不仅拓展了应用的模型范围,还对内存消耗进行了优化,可以计算数百原子的体系;机器学习力场在训练、验证、主动学习等环节和模拟流程上有明显改进,并支持直接使用 M3GNET 和 MACE-MP 势。新增多种动力学方法,包括在给定温度和压力下对体系进行自由能优化,研究固液、固固相平衡,合金中组分与化学势的关系,分析Gruneneisen系数与相关的热性质,以及表面反应的气体分解模块等。半导体点缺陷分析现在支持界面体系,以及单个缺陷的PDOS分析。图形界面也有众多的打磨和改进。
GW多体方法
GW 可以考虑准粒子激发计算得到最高精度的能带,常用于作为其他方法的参考和校准。QuantumATK 中的 G0W0 方法,可以在相对较小的计算成本下计算较大体系,此版本显著更新了 GW 方法。
GW 方法应用体系从半导体、绝缘体块材,扩展到分子、二维体系、三维金属以及与金属的界面等
GW 现在可以进行自旋极化、非共线自旋和非共线自旋轨道耦合计算
计算性能显著改进,内存需求减少至之前的十分之一,因此可以计算数百原子;并行策略大大改善
十八种半导体和绝缘体的能带计算,GW 带隙具有显著的最高精度。
G0W0 方法计算 Si/SiO2/Si 界面(156 原子)的能带排列。使用 14MPI(每 MPI 20 线程)计算时,156 原子耗时 27 小时,78 原子耗时 4.5 小时。
DFT和半经验量子力学方法
新增 LocalTB09 MetaGGA 泛函
自动计算与材料等相关的 c 参数
与 HSE06 带隙精度大体一致,但是计算成本更低
可用于块体、界面的能带、态密度等或NEGF电子输运计算
新的自动加 U 方法
新增一种自动确定加 U 的方法
其他更新
OMX 赝势和基组更新
DFT-D3 校正计算速度更快更准
新增 SiGe 带有应变校正的紧束缚模型
机器学习力场
MTP 力场训练
MTP 力场训练提速十倍以上,内存需求大大减小
粒子群优化算法优化参数,提速两倍以上
计算安排可以更加灵活,利于负载均衡
主动学习模拟
支持在自适应动力学蒙特卡洛(AKMC)和时间标记受力偏置蒙特卡洛(TFMC)方法中使用主动学习,这两种方法可以提供更分散的结构空间扩展和外推,比如在掺杂扩散或者无定型结构模
拟中
主动学习过程中增加可以考虑D3色散校正的可能性
MTP 质量验证
新增 MTP 分子动力学模拟的误差预测工具
能量和力的误差预测可以图示并用色彩标记
通用的神经网络势
预先训练的 M3GNET 和 MACE-MP 势应用范围从块体扩展到器件、表面slab、分子等体系
图形界面上直接选中使用,并可以与 D3 等校正势一起使用。
动力学方法
准简谐自由能优化
可以用于计算固体在指定的温度和压力情况下的自由能,并将自由能最小化
可以用于研究不同相的相变点
新的热力学积分方法
从分子动力学轨迹计算固体和液体的绝对自由能(以某种参考体系为基准)
可以用于研究固液相变的热力学
半巨正则系综蒙特卡洛方法
可以用与研究相溶或不相溶的合金的热力学
用于计算合金中两种元素的平均组分,得到组分和化学势的关系
新增 HookFunctions 流程块
用于自定义动力学计算流程
已经包含多种预定义的函数
NEB更新
NEB建模工具更新,对于分子反应可以创建更为合理的初始路径
Workflow Builder 中的 NEB 具有更灵活的设置
新增 dimer 方法用于搜索鞍点
其他更新
新增 Gruneneisen 系数计算模块
计算分子振动模式时,使用内坐标,更准确得到振动频率
FCC 和 HCP 的钴的自由能优化结果,预测 650K 时有相变。
缺陷模拟工具
界面缺陷分析
新增界面缺陷分析工具,用于直接分析界面处的缺陷形成能和电子捕获能级
新增的界面形成能计算模版包含了界面缺陷的有限大小校正
无限大晶体中单个缺陷实空间自能 PDOS 分析
在缺陷周围使用非周期的开放边界条件
这种方法比普通的周期性 PDOS 计算要更快(晶胞更小),可以避免由于周期性的镜像相互作用带来的不真实的峰
Shockley-Read-Hall(SRH)再复合速率分析工具更新
表面过程模拟
全新的气相分解分析模块
包含反应动力学,化学反应和压力的时间序列
可以用于反应物和产物浓度对温度的作图
其他更新
表面吸附工具可以设定分子间隔
图形界面更新
新增 project 管理页面
建模工具更新
Packmol 建模工具可以设置随机个数的随机种子
数据库
在 Nanolab 的 Delta 测试数据库中新增基态元素单质晶体,便于进行DFT delta测试,计算元素晶体的参考能量和化学势
Workflow Builder
新增 HookFunctions,用于动力学流程自定义
新增 Amorphous Builder用于自动化流程
改进了 Configuration(s),流程中直接导入内置数据库中的结构
新增 Plot Table,可以由 Tables 中的数据创建数据图
新增作业阵列(Array Jobs)
可以便捷的设置、提交、并行类似的系列计算作业并收集数据。
Data View
Tables现在可以开包查看或用 Table Viewer 查看。
透射谱分析工具更新,现在可以直接分析热电相关参数。
Movie Tools:现在可以将 plot 和动画一起导出 gif。
升级指引
在维护期用户可以在 solvnetplus.synopsys.com 上下载安装,SCL license 系统和 license 文件应该不需要更新。
为减少问题并优化性能,QuantumATK从这个版本开始需要Glibc 2.28以上的版本,推荐使用RedHat9.1+、AlmaLinux 9.1+、Rocky Linux 9.1+;
Ubuntu 20.04、22.04、24.04等版本可正常运行;
RedHat 8.x 和 CentOS 8.x 以上应可以正常运行新版(推荐8.4以上,未经测试,欢迎反馈)
关于RedHat 和 CentOS:
由于RedHat公司已经终止对 CentOS 的维护,因此未来QuantumATK不会再针对 CentOS 系统提供维护,建议所有使用 Linux 服务器的用户择机将系统切换为 RedHat、AlmaLinux、Rocky Linux 或 Ubuntu 系列最新的 Linux 系统。
RedHat 7.x 或基于 RedHat 7.x 的 Linux 发行版(如CentOS 7.x)无法运行今后版本的软件;
V-2023.12-SP1是支持这些Linux发行版的最后版本。
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