Device Studio软件平台2021B版发布

Device Studio是鸿之微多尺度材料仿真平台，能够进行材料原子级建模、科学仿真计算、远程任务管理和可视化数据分析的全过程，从而实现材料设计与模拟一体化。

作为多尺度材料设计平台，Device Studio能够进行分子结构、晶体结构、纳米器件结构的建模与仿真。作为多尺度科学计算软件平台，Device Studio集成了量子输运计算软件Nanodcal，紧束缚模型科学计算软件Nanoskim，新型光电材料设计软件MOMAP，大体系第一性原理计算软件RESCU，第一性原理平面波计算软件DS-PAW，嵌段共聚物自洽场理论计算软件TOPS，材料微观组织演化模拟软件STEMS，耗散粒子动力学计算软件PODS以及其他主流的科学计算软件，诸如：VASP、LAMMPS、QUANTUM ESPRESSO、Gaussian和NWChem等。

作为鸿之微云客户端的入口之一，Device Studio也已经全面实现与鸿之微云进行数据对接。用户可通过鸿之微云账 随时随地登录使用该平台，项目文件可实时增量同步至云端，并能随时拉回本地。它借助了鸿之微云群组共享管理功能，助力实现科研数据共享，提高科研协同效率。

Device Studio平台在2021B版重磅迎来了鸿之微自主研发的基于PAW赝势的第一性原理平面波计算软件DS-PAW，对鸿之微原有的第一性原理软件RESCU在基础方法、计算精度以及计算精度上有了极大的补充与加强。DS-PAW软件功能强大、计算速度快、应用范围广，能够应用于不同场景，经过百万案例（包括各项功能及并行效率）的测试，体现了软件性能的稳定性。

Device Studio 2021B功能更新

1. 新增鸿之微云数据同步功能

设计功能：全面与鸿之微云进行数据对接，用户可通过鸿之微云账 随时随地登录使用Device Studio，Device Studio项目文件可实时增量同步至云端，并能随时拉回本地。

2. 新增接入第一性原理平面波计算软件DS-PAW

设计功能：新增接入第一性原理平面波计算软件DS-PAW，用户通过Device Studio生成计算的输入文件，可对其计算结果进行数据可视化分析。

3. 重新定义分子动力学计算软件LAMMPS用户交互界面

设计功能：重新设计分子动力学计算软件LAMMPS交互界面，用户可通过Device Studio生成LAMMPS计算的输入文件，用来预测体系的热力学性质、迁移性质、力学性质、结构优化以及淬火与退火的模拟。

4. 新增晶体衍射性质计算模块Virtual-XRay

设计功能：根据晶体的晶格、点阵信息及占位元素，计算粉末衍射XRD图谱。

5. 新增Open with功能

6. 新增修改原子颜色功能

设计功能：可修改模型中选中的原子的颜色。

7. 优化了Device Studio登录界面功能，可自适应不同终端，并可清除历史缓存

8. 优化了Job Manager适配功能，自动设置远程初始文件夹

9. 优化了增量同步备份功能，提高了资源传输效率和稳定性

10. 优化了Interface Builder功能的内部结构匹配算法，增加了匹配后结构的各种属性

11. 修复了Nanodcal Effective Mass参数设置异常问题

1-6为当前版本新增功能，7-11为优化及修复功能。

第一性原理密度泛函计算软件DS-PAW功能列表

1. Plane wave basis

设计功能：使用平面波的基组展开波函数

2. Projector Augmented Wave pseudopotential(PAW)

设计功能：使用投影缀加平面波赝势

3. Relaxation

设计功能：结构弛豫计算，支持原子位置弛豫、晶格弛豫、晶格和原子位置弛豫；同时支持固定原子弛豫

4. Self-consistent

设计功能：自洽场计算

5. Spin

设计功能：支持无自旋、共线自旋、非共线自旋及自旋轨道耦合体系

6. Functional

设计功能：支持LDA、GGA(PBE)

7. Total energy

设计功能：系统总能量计算

8. Force

设计功能：原子受力计算

9. Stress

设计功能：应力计算

10. Band structure

设计功能：能带计算

11. Projected band structure

设计功能：投影能带计算

12. Density of states

设计功能：电子态密度计算

13. Projected density of states

设计功能：电子投影态密度计算

14. Electron local function

设计功能：电子局域函数计算

15. Potential

设计功能：势函数计算，支持静电势函数、局域势函数计算

16. VDW correction

设计功能：支持DFT-D2、DFT-D3范德瓦尔斯修正

17. Hybrid DFT

设计功能：支持PBE0、HSE03、HSE06杂化泛函修正

18. DFT+U

设计功能：引入Hubbard U处理强关联体系

19. Optical properties

设计功能：计算介电常数函数、折射率、反射率、吸收系数、消光系数等

20. Background charge

设计功能：引入背景电荷来计算带电体系

21. Dipol correction

设计功能：引入偶极修正来处理真空静电势不平整的问题

22. Partial charge

设计功能：计算某个指定K点和指定能带的电荷密度

23. NEB

设计功能：使用CI-NEB的方法搜索过渡态结构

24. Frequency

设计功能：使用有限位移方法进行频率计算

25. Phonon(FD)

设计功能：使用有限位移的方法计算声子能带、声子态密度

26. Phonon(DFPT)

设计功能：使用线性相应的方法计算声子能带、声子态密度

27. Elastic

设计功能：进行弹性常数、弹性模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等计算

28. AIMD

设计功能：第一性原理分子动力学计算

1-15为完善功能；其中3、5、6为当前版本新增及优化功能，16-28为当前版本新增功能。

量子输运计算软件Nanodcal 功能列表

1. Self Consistent Field

设计功能：自洽场计算

2. Structure

设计功能：通过输出、显示器件结构，使用户更方便地检查其输入文件中所准备的器件结构是否正确合理，用于实际计算前的用户自检

3. Energy

设计功能：系统总能量计算

4. Band Structure

设计功能：电子能带结构计算

5. Full Band Structure

设计功能：电子全能带结构计算

6. Complex Band Structure

设计功能：电子复能带结构计算

7. Density Of States

设计功能：各种电子态密度计算

8. Scattering States

设计功能：器件本征散射态计算，可得到实空间散射波函数

9. Transmission

设计功能：电子透射谱计算

10. Transmission Channel

设计功能：电子输运通道数分析

11. Spin Polarization、Magnetic Moment

设计功能：电子自旋极化率和电子自旋磁矩分析，可以投影到原子，轨道，以及实空间格点

12. Charge, electrons

设计功能：电荷在实空间、轨道空间、以及自旋空间中的分析

13. Potential

设计功能：Vdh, Veff, Vxc,Vna等实空间势能函数的提取

14. Conductance

设计功能：电流和电导计算

15. IV Curve

设计功能：IV曲线

16. Photo Current

设计功能：光电流计算

17. Force

设计功能：原子受力计算

18. Stress Matrix

设计功能：晶格应力计算

19. Hessian Matrix、dynamical Matrix

设计功能：原子振动的动力学矩阵

20. Phonon Band Structure

设计功能：声子能带结构计算

21. Phonon Full Band Structure

设计功能：声子全能带结构计算

22. Vibrational Density Of States、Phonon Density Of States

设计功能：声子态密度计算。

23. Phonon Trans Channel

设计功能：声子输运通道分析

24. Igen States

设计功能：晶体和分子本征态计算，可得到实空间本征波函数

25. Electron Density

设计功能：Rna, Rho, 以及Rho-Rna等实空间的电子密度函数的提取

26. Momentum

设计功能：电子动量算符矩阵计算

27. Structure Relaxation

设计功能：结构弛豫

28. Harris Field、 Harris Approximation

设计功能：基于系统中各原子电荷密度的简单叠加所得到的电荷密度，计算出相应的哈密顿量。并进一步计算出基于该哈密顿量的密度矩阵，以及Harris近似下的系统总能量。

29. Post Self Consistency Field – 加SOC

设计功能：在自洽的哈密顿量上，添加未参与自洽计算的小的修正项，例如SOC，得到完整的哈密顿量

30. Ac Conductance

设计功能：交流电导计算

31. Ac Transmission

设计功能：交流透射谱计算

32. Effective Mass

设计功能：载流子有效质量计算

33. Vdw Force

设计功能：根据DFT-D2模型计算范德瓦尔斯力

34. Vdw Stress

设计功能：根据DFT-D2模型计算范德瓦尔斯应力

35. Modulus

设计功能：计算材料的弹性模量

36. Joint Density Of States

设计功能：联合电子态密度计算

37. Thermoelectric Current

设计功能：热电流计算，温差导致的电流

38. Buffer Constrain

设计功能：用于Voltage drop的修正，显著提高收敛速度

39. Seebeck

设计功能：用于器件体系的Seebeck系数计算

40. ZT，Thermoelectric Properties

设计功能：计算电导，Seebeck系数，晶格热导，电子热导及热电优值

41. Collinear Spin Thermoelectric Properties

设计功能：考虑线性自旋的热电体系，包括：自旋电子热导，自旋seebeck系数，自旋电导

42. General Spin Thermoelectric Properties

设计功能：考虑一般自旋以及自旋轨道耦合的热电体系计算

43. Relative permittivity

设计功能：真空区域加相对介电常数，考虑介电层来模拟真实器件

44. VCA

设计功能：虚晶近似（VCA）用于原子掺杂或者空位掺杂

45. VGS

设计功能：考虑晶体管的VGS栅压，计算电流电压特性

46. Nanodcal -data parameter

设计功能：支持数据导出 “Nanodcal -data 参数”，参数包括Fermi Energy, H, Density, Rho, Vna, Vdh, Vxc

47. ONCV

设计功能：支持读取ONCV程序的接口

48. Nanodcal Basis

设计功能：支持LDA/PBE 短轨道基组文件

49. Nanodcal Basis

设计功能：更新高精度短轨道基组文件

50. Nanodcal应用教程

设计功能：Nanodcal 页版教程更新

1-50为完善功能。

1. Mobility

设计功能：半导体材料中电子和空穴的迁移率计算

2. Mean Free Path

设计功能：金属材料中电子的平均自由程

1-2为完善功能。

1. Permittivity

设计功能：介电常数

2. Refractive Index

设计功能：折射率

3. Extinction Coeffient

设计功能：消光系数

4. Absorption Coeffient

设计功能：吸收系数

5. Susceptibility

设计功能：磁化率

1-5为完善功能

紧束缚模型科学计算软件Nanoskim功能列表

1. Hamiltonian

设计功能：哈密顿量计算

2. Band Structure

设计功能：电子能带结构计算

3. Self Consistent Field

设计功能：自洽场计算

4. Transmission

设计功能：电子透射谱计算

5. IV Curve

设计功能：电流电压特性计算

6. SO

设计功能：支持带自旋的SK参数进行输运计算

7. Nonorthogonal

设计功能：支持非正交基的SK参数进行输运计算

8. Hamiltonian_RESCU

设计功能：支持RESCU哈密顿量做输运计算

9. Plot Local Density

设计功能：支持画密度分布的函数

10. Self Consistent Field

新增Pulay、periodicPulay、periodicPulayKerker三种混合方法

11. Self Consistent Field

新增了一种通过表面格林函数方法来计算自能的方法

12. Transmission

设计功能:支持多栅极条件下的输运

13. Hamiltonian

设计功能：修复及升级对RESCU哈密顿量的支持

1-13为完善功能。

大体系密度泛函计算软件RESCU功能列表

1. Real space basis

设计功能：使用实空间格点基矢对KS方程进行离散化

2. LCAO basis

设计功能：使用LCAO基矢对KS方程进行离散化

3. Self-consistent

设计功能：自洽场计算

4. Spin

设计功能：计算无自旋、共线自旋、非共线自旋及自旋轨道耦合体系

5. Functional

设计功能：支持LDA,GGA(PBE),mGGA(mBJ)和杂化泛函(HSE)及上百种LIBXC库中的泛函，优化LIBXC接口，接口支持的泛函更全面、更稳定

6. Total energy

设计功能：系统总能量计算

7. Force

设计功能：原子受力计算

8. Band structure

设计功能：电子能带计算

9. Structure relaxation

设计功能：寻找能量最低结构

10. Density of states

设计功能：电子态密度计算

11. Projected density of states

设计功能：电子投影态密度计算

12. Boundary conditions

设计功能：支持多种边界条件：周期性、狄利克雷、诺依曼和开放边界条件

13. Local density of states

设计功能：电子局域态密度计算

14. Phonon band structure (FD)

设计功能：使用有限位移的方法计算声子能带

15. Mulliken populations

设计功能：Mulliken布居，可以用来分析电荷转移，化学键等性质

16. DFT+U

设计功能：引入Hubbard U

17. Wavefunction

设计功能：计算某个指定K点的波函数

18. Potential

设计功能：计算实空间的势函数

19. Band decomposition

设计功能：能带投影到原子轨道的贡献

20. Band unfolding

设计功能：能带折叠

21. Phonon band structure (DFPT)

设计功能：使用密度泛函微扰理论计算声子能带

22. Dielectric tensor

设计功能：介电常数张量及极化率

23. Optical properties

设计功能：介电常数函数、折射率、能量损失函数和红外强度等

24. External electric field

设计功能：KS方程中引入外加电场

25. Maximally localized Wannier functions(MLWF)

设计功能：新增最大局部化Wannier函数，支持自旋体系

26. Raman tensor and intensity (DFPT)

设计功能：密度泛函微扰理论计算拉曼张量和拉曼强度

27. Hybrid DFT

设计功能：使用NOPAIN2算法进行杂化密度泛函计算

28. Mobcal interface

设计功能：新增MobCal软件接口

29. GPU

设计功能：优化GPU加速算法，支持HSE计算加速

30. Projected local DOS (PLDOS)

设计功能：局域态密度分解到轨道

31. Import file：rescu_runtime.input

设计功能：计算过程中新增参数修改

32. Berry-curvature

设计功能：二维材料berry-curvature计算

33. STM-current

设计功能：使用Bardeen理论计算样品和尖端电流

34. Polarized and polarization-averaged Ramanintensity (DFPT)

设计功能：优化DFPT下Raman计算，支持极化及极化平均

35. DFPT solver (PCFSI)

设计功能：DFPT下的切比雪夫滤波功能，加速并行效率，优化加载DFPT时波函数加载的速度以及动力学矩阵矢量化的效率，新增DFPT计算内存预估功能。

36. DFPT electron-phonon

设计功能：支持DFPT计算电子-声子耦合矩阵

37. DFPT metal

设计功能：DFPT支持无带隙体系计算，支持绝缘体，半导体和金属

38. Spin k-resolved

设计功能：支持计算菲共线自旋下每个K点下的自旋磁矩

39. DFPT symmetry

设计功能：DFPT支持对称性操作，提高计算效率

40. Make vacuum atom

设计功能：使用LCAO基组计算势函数时可以自动在真空中加入空原子轨道

41. Defect formation energy

设计功能：支持计算缺陷形成能流程计算

42. Dielectric tensor(An external field)

设计功能：新增使用外加电场的方法计算节点张量

1-42为完善功能；5和35功能进行了优化。

新型光电材料设计软件MOMAP功能列表

1. Fluorescence absorption spectrum

设计功能：荧光吸收光谱

2. Fluorescence emission spectrum

设计功能：荧光发射光谱

3. Fluorescence radiation rate

设计功能：荧光辐射速率

4. Internal conversion rate

设计功能：内转换速率

5. Phosphorescence emission spectrum

设计功能：磷光发射光谱

6. Phosphorescent radiation rate

设计功能：磷光辐射速率

7. Intersystemcrossing rate

设计功能：系间窜越速率

8. Reorganizationenergy

设计功能：重整能

9. Huang–Rhysfactor

设计功能：黄昆因子

10. Electronic vibrational couplinganalysis

设计功能：电子振动耦合分析

11. Temperature effect

设计功能：温度效应

12. Split molecule

设计功能：分子拆分

13. Check molecular structure

设计功能：检验分子结构

14. Submit charge transfer integral

设计功能：提交转移积分任务

15. Submit reorganization energy

设计功能：收集转移积分

16. Collect transfer integral

设计功能：收集转移积分

17. Analyze reorganization energy

设计功能：分析重整能，判断重整能合理性

18. Marcus model

设计功能：Marcus模型

19. Full-quantum model

设计功能：全量子模型

20. Monte Carlo simulation

设计功能：蒙特卡洛模拟

21. Random walk simulation

设计功能：随机行走模拟

22. Carrier mobility

设计功能：载流子迁移率，优化Transport计算模块，增加量化自洽步数控制参数，增加Oniom接口。

23. Anisotropic transport property

设计功能：各向异性迁移率

24. Multimolecular luminescent properties

设计功能：双分子及多分子发光性质

25. Result judgment

设计功能：量化计算结果判断

26. Carriermobility of amorphous and thinfilm

设计功能：非晶及薄膜迁移率

27. Master-equationmodel

设计功能：主方程模型

28. Thermoelectric figure of merit

设计功能：热电优值

29. Python scheduler

设计功能：使用Python脚本调度程序计算

30. Job manager system

设计功能：运行环境支持Local PBSLSF SLURM

31. Mobility for binary and multivariateeutectic

设计功能：二元及多元共晶迁移率计算

32. Q-chem interface

设计功能：增加Q-chem接口，修复Q-chem nacme计算的单位问题，改进Q-chem量化计算结果判断

33. QM/MM simulation

设计功能：支持QM/MM计算，修复Oniom计算问题，提高numfreq计算精度

34. Bimolecular/multimolecular luminescence

设计功能：计算双分子及多分子发光性质

35. Mixed Pseudopotential

设计功能：迁移率计算重整能和转移积分支持混合贋势

36. Calculation of Mobility of Disordered Organic Materials

设计功能：无序结构有机材料迁移率计算

37. Calculation of Mobility of Thin film

设计功能：薄膜材料有机材料迁移率计算

38. Spin-coupling calculation

设计功能：增加PySOC模块，计算旋轨耦合常数，修复PySOC计算问题

39. Numerical calculation oftransition dipole moments

设计功能：数值计算单分子、PCM溶剂化分子和QM/MM的跃迁偶极导数

40. Speed up the EVC calculationfor QM/MM model

设计功能：加速QM/MM模型的EVC计算，解决IO时间过久的问题

41. INDO support for rapidcalculations of large systems

设计功能：传输模块支持INDO，可快速计算大体系转移积分

42. Integration of Dalton

设计功能：集成Dalton软件

43. ORCA interface

设计功能：增加ORCA接口

44. TeraChem interface

设计功能：增加TeraChem接口

45. Add some new control parameters, e.g., output_level etc

设计功能：增加控制参量output_level

46. Herzberg-Teller effect

设计功能：修复numfreq计算问题

1-45为完善功能；46为当前版本新增功能，22、32、33功能进行了优化。

材料微观组织演化模拟软件STEMS功能列表

1. Dendritic solidification

设计功能：凝固过程中的支晶生长现象

2. Eutectic growth

设计功能：共晶生长现象

3. Directional solidification

设计功能：定向凝固

4. Rapid solidification

设计功能：快速凝固

5. Solidification defects

设计功能：凝固缺陷

6. Solidification stress

设计功能：凝固压力

1-6为完善功能。

嵌段共聚物自洽场理论计算软件TOPS功能列表

1. Topologicaldefinition

设计功能：自定义聚合物分子拓扑

2. Specialinitialization

设计功能：特殊初始化初场

3. Automatic Periodic Optimization

设计功能：自动周期优化

4. Rapid algorithm

设计功能：加速收敛算法

5. Dual Platform

设计功能：多平台操作

6. Topologica lV erification

设计功能：拓扑结构验证

7. Free Energy Analysis

设计功能：自由能分析

8. Structure Module

完善功能：结构库

9. Symmetry Group Accelerate

设计功能：对称群加速算法

10. Grandcanonical

设计功能：巨正则系综体系

11. Pseudospectral

设计功能：伪谱法解扩散方程

12. Muti-function output

设计功能：多功能输出

1-12为完善功能。

耗散粒子动力学计算软件PODS功能列表

1. Visualmodeling

设计功能：可视化构建聚合物分子模型

2. Breakpoint restart

设计功能：断点续算

3. Muti-Accleration

设计功能：多方法加速

4. Confinements

设计功能：自定义引入受限体

5. Cross-platform

设计功能：支持多平台计算

1-5为完善功能。