Module功能大全之缺陷性质
Module是什么
在PWmat的基础功能上，我们针对用户的使用需求开发了一些顶层模块（Module）。这些Module中的一部分是与已有的优秀工具的接口，一部分是以PWmat的计算结果为基础得到实际需要的物理量，一部分则是为特定的计算需求而设计的计算流程。这些Module涵盖了物质结构、基础性质、针对大体系的计算以及机器学习力场等，功能全面、操作方便。
今天聊聊Module之
缺陷性质
Part.1
缺陷能级与修正
1
Defect Level
http://www.pwmat.com:8080/upload
/module/pdf/Defect_calculation.pdf
缺陷能级是半导体物理中的重要概念，其相对于价带顶（VBM）和导带底（CBM）的相对位置能反映出掺杂的种类，缺陷的价态及其影响载流子辐射/非辐射复合的可能的机制
1. 计算缺陷形成能（生成焓）
2. 通过带电缺陷费米能级的shift评估缺陷化合价
3. 包含最简单的势能修正
4. 用户可根据需要修改化学势/引入PV等
以下引入两种针对长程库伦相互作用的修正方法
mage charge interaction correction（Module 48）
http://www.pwmat.com:8080/upload/module/pdf/ICIC_guide.pdf
增加一个box，计算截断前后的能量差
Charged defect calculation by TRSM（Module 31）
http://modulefiles.pwmat.com/pwmat-resource/module-download7/pdf/Charged%20defect%20calculation-module.pdf
消除低维带电体系中凝胶模型的发散
Part.2
载流子非辐射复合
2
Defect Nonradiative Decay
http://www.pwmat.com:8080/upload
/module/pdf/defect_nonradiative.pdf
该模块用于介绍如何计算缺陷态之间的非辐射衰减率。它提供了一种利用密度泛函理论计算所有声子模对应的电声耦合系数的方法
1. 计算缺陷诱导的载流子非辐射复合速率
2. 特定电子态的电声耦合系数
3. 利用黄昆的公式，在简谐近似下求解
PRL 109, 245501 (2012)
3
anharmonic multi-phonon nonradiative transition
http://www.pwmat.com:8080/upload
/module/pdf/anharmonic%20multi-phonon%20nonradiative%20transition.pdf
半导体深能级杂质中心的非辐射载流子捕获对基础物理和器件工程都具有重要意义。该模块提供了一种新的算法来搜索经典跃迁势垒，其中通过考虑缺陷不同电荷状态下的局部声子模式变化来校正非谐波效应
1. 计算深杂质中心的非辐射载流子俘获
2. 考虑局域声子模式，计算活化势垒
3. 给黄昆的公式加入多声子跃迁修正
Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63, 277312 (2020)
Part.3
电荷俘获过程
4
Charge trapping calculation
http://www.pwmat.com:8080/upload
/module/pdf/ChargeTrapping-Module-4-29.pdf
该模块介绍了如何使用DFT+Marcus理论计算电荷俘获，包括两种状态之间的耦合常数、重组能和电荷俘获率的计算。当与电荷修补方法相结合时，这种方法可以用于研究具有数万个原子的大型系统。电荷转移是一个重要的过程，描述了一个电子从一个局域态跳到另一个局域状态，这可能发生在局域态（例如点缺陷）之间，也可能发生在扩展态到局域态之间。这是一个声子辅助过程，可以用Landau-Zener跃迁来描述，也可以用Marcus理论或多声子过程来计算
1. 以SiO2的双O空位体系为例计算空穴的跳跃速率
2. DFT+Marcus理论
3. 可以拓展到Si/无定型SiO2界面的电荷俘获
4. 有助于人们理解CMOS晶体管
PHYSICAL REVIEW APPLIED 11, 044058 (2019)
北京龙讯旷腾科技有限公司是成立于2015年的国家高新技术企业，是国内材料计算模拟工具软件研发创新的领导者，致力于开发满足“工业4.0”所需的原子精度材料研发Q-CAD（quantum-computer aided design）软件。公司自主开发的量子材料计算软件PWmat（平面波赝势方法并基于GPU加速）可以进行电子结构计算和从头算分子动力学模拟，适用于晶体、缺陷体系、半导体体系、金属体系、纳米体系、量子点、团簇和分子体系等。
