能帶
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時(shí)間：2020-02-21
能帶的視頻教程
1小時(shí)帶你揭秘?zé)嵩O(shè)計(jì)能速成？
如何確保自己能跟上技術(shù)發(fā)展的步伐？如何能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的職場(chǎng)取得優(yōu)勢(shì)？讓人感到焦慮。 為解決這種問題，熱設(shè)計(jì)培訓(xùn)、熱設(shè)計(jì)課程正越來越多，但知識(shí)是無形資產(chǎn)，幾乎所有的成功者都推薦大家讀書、學(xué)習(xí)，從他人的經(jīng)驗(yàn)中汲取營養(yǎng)，節(jié)約自己的時(shí)間。 然而，熱設(shè)計(jì)作為一門專業(yè)性極強(qiáng)的學(xué)科，通過參加培訓(xùn)、查看熱設(shè)計(jì)視頻，真的能給我?guī)韮r(jià)值嗎？
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點(diǎn)蝕連桿動(dòng)—靜力學(xué)拉伸教程及應(yīng)力應(yīng)變曲線輸出
更為重要的是，試樣中存在的缺陷具有高度的隨機(jī)性，通常情況下并不能成功的獲得帶有理想缺陷的試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此通過仿真方式對(duì)試樣進(jìn)行拉伸模擬可以取得較好的效果。
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能帶的實(shí)例教程
圖四、7/9-AGNR超晶格中的拓?fù)?em>能帶
(a) 7/9-AGNR超晶格的線框圖示，圖上為單個(gè)孤立的界面態(tài)的疊加電荷密度， 箭頭表示通過不同AGNR段耦合界面態(tài)的跳躍幅度；
(b) OTB最大值和UTB最小值的DFT-LDA波函數(shù)由相鄰界面態(tài)波函數(shù)的成鍵和反鍵線性組合而成，其中波函數(shù)繪制在GNR原子平面上方1?的平面中，以證明鍵合對(duì)稱性；
(c)黑色實(shí)線表示了7/9-AGNR超晶格獨(dú)立的DFT-LDA能帶結(jié)構(gòu)，而紅色虛線則表示與DFT OTB和UTB的緊密結(jié)合。
【小結(jié)】
在該文中，研究人員已經(jīng)證明通過精心設(shè)計(jì)用于自下而上合成中使用的分子前體，可以合理地設(shè)計(jì)局部和全局GNR電子拓?fù)鋵W(xué)，此外，這種方法還能用于在GNR體內(nèi)以及GNR/真空終止區(qū)域中設(shè)計(jì)拓?fù)浣缑鎽B(tài)。拓?fù)浣缑鎽B(tài)的超晶格允許形成新的體邊界能帶（OTB和UTB），其在能量上不同于與母體7-和9-AGNR。原則上，這些拓?fù)湔T導(dǎo)帶的性質(zhì)可以通過保留拓?fù)涑Ц竦牟糠纸M分來精細(xì)調(diào)控，并且可以在每個(gè)具有強(qiáng)大自旋中心的7/9-AGNR內(nèi)部界面上產(chǎn)生有效的反鐵磁性海森堡自旋1/2鏈。如果將其放置在超導(dǎo)體附近，預(yù)計(jì)這些反鐵磁鏈的末端將承載Majorana費(fèi)米子態(tài)。
文獻(xiàn)鏈接：Topological band engineering of grapheme nanoribbons（Nature，2018，DOI：10.1038/s41586-018-0376-8）
來源：材料人
展開 圖1 石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)
在固體物理學(xué)中，固體的能帶結(jié)構(gòu)（又稱電子能帶結(jié)構(gòu)）描述了禁止或允許電子所帶有的能量，這是周期性晶格中的量子動(dòng)力學(xué)電子波衍射引起的。材料的能帶結(jié)構(gòu)決定了多種特性，特別是它的電子學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。今天，小編帶您細(xì)數(shù)能帶結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法：
方法一：角分辨光電子能譜（ARPES）
圖2 (a) ARPES 實(shí)驗(yàn)幾何示意圖和(b)光發(fā)射過程示意圖
光子入射到樣品，樣品內(nèi)電子吸收光子發(fā)生躍遷，當(dāng)能量大于表面勢(shì)壘(Φ，材料功函數(shù)，即樣品阻止價(jià)電子逃逸的表面勢(shì)壘，通常金屬功函數(shù)約為4-5eV)， 電子就存在一定的幾率逃逸出樣品表面，逃逸能量的最大值為hν –Φ（其中hν為入射光子能量）。入射光子（通常來源于氣體放電燈、同步輻射或者激光）入射到樣品，電子被激發(fā)，逃逸出來的電子被一個(gè)具有有限接收角的能量分析儀收集。在這一過程中，光電子的動(dòng)能，材料的功函數(shù)以及電子的束縛能之和等于入射電子的能量。
角分辨光電子譜通過測(cè)量不同初射角度的光電子的動(dòng)能，就可以得到電子在固體中平行于樣品表面的動(dòng)量分量。將得到的能量和動(dòng)量對(duì)應(yīng)起來，就可以得到材料中電子的色散關(guān)系。同時(shí)，APERES也可以得到能態(tài)密度曲線和動(dòng)量密度曲線，并直接給出固體的費(fèi)米面。
方法二：正交平面波方法
圖3 Muffin-Tin勢(shì)示意圖
正交平面波方法是利用一種簡(jiǎn)單的方法把價(jià)帶和導(dǎo)帶電子態(tài)用平面波展開。展開波函數(shù)的基為一組與本征能量波函數(shù)正交的平面波。所以，該方法叫做正交平面波方法（OPW）。該方法克服了描述原子核附近急劇變化的波函數(shù)的難題。
展開 最后我們使用特征頻率研究方法來對(duì)其能
圖5 布里淵區(qū)的波矢k掃描
帶進(jìn)行掃描，添加一個(gè)參數(shù)化掃描，并將波矢k從0.1掃描到1，如圖5所示。我們掃描完畢就可以得到其能帶信息，
圖6 上：計(jì)算出的光子晶體能帶 下：文獻(xiàn)中的光子晶體能帶
如圖6所示，將其與文獻(xiàn)（圖7）對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)在共有的帶隙，例如15-16GHz是匹配的，但由于此機(jī)構(gòu)的非晶特性，因此每一種旋轉(zhuǎn)的角度的晶胞的帶隙都有差別。圖7為其中一個(gè)特征頻率的電場(chǎng)分布圖。
圖7 光子晶體在某一特征頻率下的電場(chǎng)分布
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展開 1 起始能帶
26 終止能帶
T 為True時(shí)表示要計(jì)算動(dòng)態(tài)倍頻系數(shù)
10 考察動(dòng)態(tài)倍頻系數(shù)時(shí)的能量范圍
500 格點(diǎn)數(shù)
1 4 倍頻系數(shù)分量d14
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comsol算能帶 ￥500
取 Ｒ=0．18775 m，h =0．0115 m，a =0．059 m，γ =2，計(jì)算該元胞的能帶結(jié)構(gòu)。尺寸太大可以自由縮小。
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能帶的最新內(nèi)容
QuantumATK材料建模應(yīng)用示例
電子屬性
功能
計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度(DOS)及其投影、聲子限制遷移率等
研究材料之間界面的電子結(jié)構(gòu)
仿真外電場(chǎng)中的電子表面態(tài)
預(yù)測(cè)有/無電場(chǎng)條件下的反應(yīng)機(jī)理
優(yōu)勢(shì)
在同一框架內(nèi)集成DFT-LCAO與DFT-PlaneWave代碼：靈活調(diào)整/測(cè)試速度與準(zhǔn)確性之間的權(quán)衡
提供包含電子-聲子耦合的先進(jìn)
與Franz–Keldysh效應(yīng)類似，在外加電場(chǎng)的作用下，量子阱結(jié)構(gòu)能帶發(fā)生傾斜，使得有效帶隙降低，吸收邊紅移。
b)一維拓?fù)涔庾泳w的模擬能帶圖，顯示最低（黑色）和次低（紅色）能帶。插圖展示了能帶邊緣的交換模式分布，表明當(dāng)翻轉(zhuǎn)晶格時(shí)，在光子帶隙（淡紫色區(qū)域）出現(xiàn)了能帶反轉(zhuǎn)。c)次低能帶和d)最低能帶的群折射率與波長隨D1和D2變化的色散關(guān)系。e)電光速度匹配的慢光MZMs調(diào)制器示意圖。黑色虛線框插圖：慢光波導(dǎo)和分段慢波電極的放大圖像。
分析重點(diǎn)包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。其他工況還包括后碰、頭枕沖擊、20G沖擊、鞭打等。
振動(dòng)分析主要考察車輛行駛過程中的振動(dòng)會(huì)對(duì)座椅的舒適性和乘客的乘坐體驗(yàn)產(chǎn)生影響。通過仿真分析，可以評(píng)估座椅在不同振動(dòng)頻率和振幅下的響應(yīng)特性，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。如圖3所示，模態(tài)分析，模擬座椅骨架的振動(dòng)特性。
這三場(chǎng)臺(tái)球展會(huì)既能讓產(chǎn)業(yè)帶集中展示制造實(shí)力，也能讓經(jīng)銷商、球房經(jīng)營者一站式對(duì)接貨源，大幅降低供需雙方的溝通與采購成本。
4. 渠道多元滲透，線上占比再提升：線上渠道貢獻(xiàn)的零售額在30%左右，抖音等社交平臺(tái)的直播帶貨會(huì)持續(xù)帶動(dòng)器材銷量，尤其受年輕消費(fèi)群體青睞。
分析重點(diǎn)包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。其他工況還包括后碰、頭枕沖擊、20G沖擊、鞭打等。
圖2正碰工況
振動(dòng)分析主要考察車輛行駛過程中的振動(dòng)會(huì)對(duì)座椅的舒適性和乘客的乘坐體驗(yàn)產(chǎn)生影響。通過仿真分析，可以評(píng)估座椅在不同振動(dòng)頻率和振幅下的響應(yīng)特性，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
分析重點(diǎn)包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。其他工況還包括后碰、頭枕沖擊、20G沖擊、鞭打等。
圖2正碰工況
振動(dòng)分析主要考察車輛行駛過程中的振動(dòng)會(huì)對(duì)座椅的舒適性和乘客的乘坐體驗(yàn)產(chǎn)生影響。通過仿真分析，可以評(píng)估座椅在不同振動(dòng)頻率和振幅下的響應(yīng)特性，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
圖2：建模
圖3：周期性邊界條件設(shè)置
掃描波矢kx，將ky設(shè)為0，我們計(jì)算得到方向的能帶，如下圖所示。此處縱坐標(biāo)為波長，橫坐標(biāo)為波矢kx。插圖為原文三維能帶，結(jié)果一致。品質(zhì)因子在點(diǎn)處趨于無窮大，證明了BIC的存在。
圖4：能帶計(jì)算
圖5：品質(zhì)因子計(jì)算
我們給予一定的扭轉(zhuǎn)角度，設(shè)為45°，同時(shí)掃描波矢kx和ky。
相比之下，顯式求解則在高速動(dòng)力學(xué)分析中優(yōu)勢(shì)明顯，它能處理帶有不連續(xù)性的復(fù)雜問題，比如接觸、碰撞、屈曲甚至材料失效等情形。對(duì)于這類問題，隱式方法往往需要大量計(jì)算資源并且容易出現(xiàn)收斂困難，而顯式方法由于其算法特性，反而能以更高的效率完成計(jì)算。
于是國內(nèi)企業(yè)始于對(duì)“硬件自主”的執(zhí)著，紛紛投入核心部件的自主研發(fā)，如：
1、全自主研發(fā)高性能測(cè)頭系統(tǒng)，可以將重復(fù)定位精度控制在0.3微米以內(nèi)，適配從0.5mm微型測(cè)針到300mm超長測(cè)桿的全系列配件：在煤礦液壓支架導(dǎo)向套的檢測(cè)中，這套系統(tǒng)能帶著300mm長桿探入深孔，精準(zhǔn)捕捉密封槽的0.01mm級(jí)尺寸偏差；
2、三坐標(biāo)機(jī)身的高剛性橋式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過花崗巖工作臺(tái)與航空級(jí)鋁合金的組合
