Electronic transport calculations in the onetep code: Implementation and applications
Electronic transport calculations in the onetep code: Implementation and applications
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onetep 代码中的电子运输计算：实施和应用
DOI：
10.1016/j.cpc.2015.04.002
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发表时间：
2015
影响因子：
6.3
通讯作者：
Bell R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bell R
我们提出了一种方法来计算Landauer-Büttiker弹道电子输运的多铅设备包含数千个原子。该方法是在oneteplinear-scaling密度泛函理论代码中实现的，并使用从第一原理计算的矩阵元素。使用紧凑而准确的原子为中心的非正交广义Wannier函数的基础上，是optimisedin其独特的局部化学环境，传输和非常大的系统的相关性能可以有效地和准确地计算。其他关键功能包括能够模拟具有任意数量引线的器件，计算本征通道分解，以及在高度并行的计算机架构上运行。我们证明了我们的方法使计算的规模成为可能，通过将其应用到对齐的碳纳米管之间的电子输运的研究，与系统大小高达2360个原子的基础密度泛函理论计算。由于我们的高效实现，计算电子输运的第一原理在系统中包含数千个原子应被视为常规，即使在相对温和的计算资源。
We present an approach for computing Landauer–Büttiker ballistic electronic transport for multi-lead devices containing thousands of atoms. The method is implemented in theoneteplinear-scaling density-functional theory code and uses matrix elements calculated from first-principles. Using a compact yet accurate basis of atom-centred non-orthogonal generalised Wannier functions that are optimisedin situto their unique local chemical environment, the transmission and related properties of very large systems can be calculated efficiently and accurately. Other key features include the ability to simulate devices with an arbitrary number of leads, to compute eigenchannel decompositions, and to run on highly parallel computer architectures. We demonstrate the scale of the calculations made possible by our approach by applying it to the study of electronic transport between aligned carbon nanotubes, with system sizes up to 2360 atoms for the underlying density-functional theory calculation. As a consequence of our efficient implementation, computing electronic transport from first principles in systems containing thousands of atoms should be considered routine, even on relatively modest computational resources.
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