概 述
工業應用
電子元件
挑戰
測定氮對半導體關鍵性能的影響
確定最佳組成
模擬工作
構建所包含材料的數字孿生
電子元件的性質模擬
結果分析與解讀
分 類
工業應用
電子元件
軟件
Quantum
Abinit
降低能耗及提高現代化電子設備的性能是電子工業持之以恒的追求。GaAs是工業中最廣泛應用的半導體，在集成電路、紅外發光二極管(LED)、激光二極管、太陽能電池等眾多領域都有廣泛應用。類似的，GaN半導體由于其獨特的性質，如帶隙寬、介電常數低，其重要性正日益增加。這些特性使這類材料成為高密度數據設備或海底光通訊系統的潛在關鍵材料。
挑戰
期望通過氮原子摻雜GaAs半導體達到特定用途半導體的性能。因此三元GaAsxN1-x 復合材料受到了廣泛研究，有可能成為光學及電子元件，如紅外發光二極管、光探測器、太陽能電池或光纖應用的潛在材料。本研究案例利用MAPS軟件的ABINIT模塊研究了增加氮含量對GaAsxN1-x復合材料的結構及光學性能的影響。
模擬工作
利用MAPS的晶體構建工具構建了GaAs鋅混合結構 。隨后對慣用晶胞進行了結構優化。對不同的三元復合材料(GaAsxN1-x, x = 0.25, 0.5, 0.75 or 1.0)也進行了類似模擬操作。最后利用ABINIT計算了優化體系的能帶結構、態密度及光學磁化率張量。所獲取的數據可直接得到各化合物的帶隙(Eg)。此外還計算了復介電函數(ε(ω))、介電常數(ε0)、折光率(n(ω))及吸光系數(I(ω))。
模擬結果
模擬結果顯示低濃度的氮摻雜對多項參數（帶隙、介電常數）存在不同尋常的影響。由于GaAs是最廣泛使用的半導體材料之一，該特性具有重要的工業應用價值。Other optical properties such as the 此外還對所有體系的其他光學性質，如頻率相關吸光系數或折光率進行了計算。當體系中的氮摻雜量增加時最大吸光系數向更高的光子能量值偏移。因此氮原子對GaAs是一種非常有趣的摻雜劑。實際上由于氮摻雜能促進部分特性的線性變化對其他特性則無該作用，對 GaAs的期望性能進行精細調節尚存在著大量的可能性。
MAPS 材料及化工過程設計平臺是集多款優秀的第三方材料設計軟件的、多尺度、可擴展的平臺；可應用于從量子化學計算到中尺度計算。MAPS包括友好的圖形用戶界面供用戶建模、方便分析計算結果。 MAPS適合描述含能材料、離子液體、高分子材料、合金材料、復合材料、電池材料等性質。MAPS軟件擁有：（一）建模功能（二）分析功能。
ABINIT模塊：可以精確計算許多材料和納米結構性質：電子結構、鍵長、鍵角、原胞尺寸及形狀、內聚能、介電性能、振動性能、磁性、非線性耦合等。ABINIT以密度泛函理論、密度泛函微擾理論和多體微擾理論為基礎，以贗勢和平面波、投影綴加平面波（PAW）或小波為基函數。
ABINIT適用于固體物理、材料科學、化學和材料工程等領域，涉及固體、分子、導體、半導體和絕緣體等多種材料的表面和界面。
