半导体材料研究设计解决方案

MedeA是一个全功能材料设计及性质预测平台软件，其中包含数据库，建模工具，多尺度计算引擎，多种理化性质预测工具等模块。

一、建模

分子、晶体、缺陷、掺杂、表面、吸附、分子筛、界面、无定型材料、高聚物、复合材料

二、计算引擎

量子力学VASP、分子动力学LAMMPS、蒙特卡洛Gibbs、量化化学Gaussian

三、性质预测

VASP 电子性质预测	Electronics 电子运输性质
结构优化、体积变化、能带结构、光学性质	费米面、有效质量、电导率等、电子输运性质
Phonon 声子性质	TSS 过渡态搜索
声子性质、热稳定性、红外、拉曼分析、热膨胀系数	相转变、反应/扩散路径搜索及能垒计算
Mechanical Thermal 力学性质	UNCLE 基态相图
弹性、脆性、硬度、机械稳定性、热膨胀系数	多元体系材料稳定结构预测
LAMMPS 分子动力学	LAMMPS Diffusion
一定温度和压力下的结构和能量	界面、材料内部、自扩散/互扩散、扩散系数
Deposition 沉积腐蚀模拟	Transport 输运性质
模拟粒子沉积和腐蚀、干/离子蚀刻过程	Thermal conductivity 热导 Diffusion 扩散 Viscosity 粘度
Surface Tension 表面张力	Thermal conductivity 热导 Diffusion 扩散 Viscosity 粘度

半导体材料研究设计解决方案

MedeA是一个全功能材料设计及性质预测平台软件，其中包含数据库，建模工具，多尺度计算引擎，多种理化性质预测工具等模块。

一、建模

分子、晶体、缺陷、掺杂、表面、吸附、分子筛、界面、无定型材料、高聚物、复合材料

二、计算引擎

量子力学VASP、分子动力学LAMMPS、蒙特卡洛Gibbs、量化化学Gaussian

三、性质预测

VASP 电子性质预测	Electronics 电子运输性质
结构优化、体积变化、能带结构、光学性质	费米面、有效质量、电导率等、电子输运性质
Phonon 声子性质	TSS 过渡态搜索
声子性质、热稳定性、红外、拉曼分析、热膨胀系数	相转变、反应/扩散路径搜索及能垒计算
Mechanical Thermal 力学性质	UNCLE 基态相图
弹性、脆性、硬度、机械稳定性、热膨胀系数	多元体系材料稳定结构预测
LAMMPS 分子动力学	LAMMPS Diffusion
一定温度和压力下的结构和能量	界面、材料内部、自扩散/互扩散、扩散系数
Deposition 沉积腐蚀模拟	Transport 输运性质
模拟粒子沉积和腐蚀、干/离子蚀刻过程	Thermal conductivity 热导 Diffusion 扩散 Viscosity 粘度
Surface Tension 表面张力	Thermal conductivity 热导 Diffusion 扩散 Viscosity 粘度

第三代半导体

♦SiC相转变研究

MedeA VASP：优化了SiC-2H、SiC-3C及SiC-6H等不同结构。
MedeA VASP + MedeA TSS：分析SiC-2H SiC-6H相转变过程，2H 6H转变中有三个极小值，中间最小值（IS）是由于两个链接位点改变形成，位点改变不是同时进行，而是轮流改变。
*参考文献：S.A. Kukushkin, et al. Physics of the Solid State. 2019, 61(8), 1389-1393

♦新型单层氮化镓和磷化硼异质结电子性质及光学性质研究

MedeA Interfaces Builder：构建MGaN(单层氮化镓)/MBP(磷化硼)不同异质结构型，AA、AB1及AB2。
MedeA VASP：优化MGaN/MBP及异质结构型AA，AB1及AB2，并进一步分析其电子性质及光学性质。三种异质结结构中，AA和AB1是间隙带隙半导体，而AB2构型是直接带隙，其中MBP层为主导带结构；光谱分析发现在紫外光范围内，异质结构型具有显著光吸收特性，在基于紫外光谱的光电应用中具有广阔前景。
*参考文献：A. Mogulkoc, et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2018,20, 28124-28134

第三代半导体

♦SiC相转变研究

MedeA VASP：优化了SiC-2H、SiC-3C及SiC-6H等不同结构。
MedeA VASP + MedeA TSS：分析SiC-2H SiC-6H相转变过程，2H 6H转变中有三个极小值，中间最小值（IS）是由于两个链接位点改变形成，位点改变不是同时进行，而是轮流改变。
*参考文献：S.A. Kukushkin, et al. Physics of the Solid State. 2019, 61(8), 1389-1393

♦新型单层氮化镓和磷化硼异质结电子性质及光学性质研究

MedeA Interfaces Builder：构建MGaN(单层氮化镓)/MBP(磷化硼)不同异质结构型，AA、AB1及AB2。
MedeA VASP：优化MGaN/MBP及异质结构型AA，AB1及AB2，并进一步分析其电子性质及光学性质。三种异质结结构中，AA和AB1是间隙带隙半导体，而AB2构型是直接带隙，其中MBP层为主导带结构；光谱分析发现在紫外光范围内，异质结构型具有显著光吸收特性，在基于紫外光谱的光电应用中具有广阔前景。
*参考文献：A. Mogulkoc, et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2018,20, 28124-28134

新型半导体材料

♦CH3NH3PbI3与BaSnO3钙钛矿界面结构、电子和光学性质

MedeA Interfaces Builder：构建CH3NH3PbI3/BaSnO3界面。
MedeA VASP：优化CH3NH3PbI3/BaSnO3界面结构，分析电子局域函数，研究钙钛矿与BaSnO3间的相互作用，并进一步分析La掺杂后对光学性质的影响。对于(2x2) slab界面，表层和次表层掺杂对其吸收光谱影响不大；相比之下，(3x3) slab界面光吸收强度最强，(4x2) slab界面光吸收强度最低。
*参考文献：Yao Guo, et al. J. Phys. Chem. C 2019, 123, 16075-16082

♦用于紫外线光电探测器的单斜（AlxInyGa1-x-y)2O3研究

MedeA-VASP：优化Al和 In 含量为 0％至 18.75％的β-Ga2O3结构，研究β-(AlxInyGa1-x-y)2O3合金带隙与Al/In含量的关系。合金带隙对应波长在240-280nm 区域，在实现晶格匹配的深紫外光电探测器拥有巨大应用潜力。
MedeA-Electronics：计算不同方向上合金电子的平均有效质量，研究表明Al 和ln 原子能显著调节β-Ga2O3的电子有效质量。对于探索紫外光电探测器设备的灵敏度具有重要意义。

*参考文献：Xiaoli Liu and Chee-Keong Tan, 2019 IEEE Photonics Conference (IPC)

♦准一维磁性半导体材料

MedeA VASP：预测CrSbSe₃和CrSbS₃ 的结构，磁性和电子性质，其有望应用于自旋电子学，磁存储设备和光伏发电领域。
*参考文献： Computational Condensed Matter, 2020,23:e00467

新型半导体材料

♦CH3NH3PbI3与BaSnO3钙钛矿界面结构、电子和光学性质

MedeA Interfaces Builder：构建CH3NH3PbI3/BaSnO3界面。
MedeA VASP：优化CH3NH3PbI3/BaSnO3界面结构，分析电子局域函数，研究钙钛矿与BaSnO3间的相互作用，并进一步分析La掺杂后对光学性质的影响。对于(2x2) slab界面，表层和次表层掺杂对其吸收光谱影响不大；相比之下，(3x3) slab界面光吸收强度最强，(4x2) slab界面光吸收强度最低。
*参考文献：Yao Guo, et al. J. Phys. Chem. C 2019, 123, 16075-16082

♦用于紫外线光电探测器的单斜（AlxInyGa1-x-y)2O3研究

MedeA-VASP：优化Al和 In 含量为 0％至 18.75％的β-Ga2O3结构，研究β-(AlxInyGa1-x-y)2O3合金带隙与Al/In含量的关系。合金带隙对应波长在240-280nm 区域，在实现晶格匹配的深紫外光电探测器拥有巨大应用潜力。
MedeA-Electronics：计算不同方向上合金电子的平均有效质量，研究表明Al 和ln 原子能显著调节β-Ga2O3的电子有效质量。对于探索紫外光电探测器设备的灵敏度具有重要意义。

*参考文献：Xiaoli Liu and Chee-Keong Tan, 2019 IEEE Photonics Conference (IPC)

♦准一维磁性半导体材料

MedeA VASP：预测CrSbSe₃和CrSbS₃ 的结构，磁性和电子性质，其有望应用于自旋电子学，磁存储设备和光伏发电领域。
*参考文献： Computational Condensed Matter, 2020,23:e00467

硅材料

♦金属硅化物工艺的原子级探索

德州仪器公司先进CMOS外部开发和制造部门与Materials Design公司合作研究成果

A. Ni-silicides的结构特征

Si(001) 与Ni-Pt覆盖层形成 Si/硅化物界面；退火前后的模型

计算不同相晶格参数以及与实验值的偏差

B. 初始Ni-silicides的形成

C. Ni2Si到NiSi的转变

D. Pt原子偏析

MedeA VASP：利用MedeA材料计算模拟平台，基于第一性原理DFT研究硅衬底上形成的NiPt硅化物结构、相稳定性和扩散。主要对 Ni-Pt-Si 系统的关键结构和热力学特性进行更清晰和更详细的定量描述。此外，也进行从头分子动力学模拟以阐明扩散机制和Pt在硅化过程中的作用。
热力学数据，如形成能和化学势，提供了硅化过程中原子重排和相形成驱动力的信息
*参考文献：Journal of applied physics 114, 033533 (2013)

♦硅锗C2/m相物理性质研究

MedeA VASP：计算硅锗同素异形体C2/m相结构：Si12Ge4(Si0.7Ge0.25)、Si8Ge8 (Si0.5Ge0.5)及Si4Ge12 (Si0.25Ge0.75)，并分析能带结构等，考察稳定性及电子性质。
MedeA VASP + MedeA MT：预测C2/m 相Si12Ge4、Si8Ge8 及Si4Ge12结构力学性质，考察稳定性。
MedeA VASP + MedeA Phonon：预测C2/m相Si12Ge4、Si8Ge8 及Si4Ge12结构声子性质，考察稳定性。
*参考文献：Yanxing Song, et al. J. Phys.: Conders. Matter 31(2019) 255703

硅材料