柯友启课题组介绍
| 课题组长 |  |
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| 研究介绍 | |
第一性原理方法正在深刻改变新材料、新器件与新工艺的研发方式；从物理、化学到材料、生物，它的应用边界不断拓展，已成为连接微观机制与宏观性能的重要桥梁。我们课题组正是沿着这一方向，致力于发展第一性原理密度泛函计算方法、基于非平衡态格林函数（NEGF）的量子输运计算方法，以及高度无序材料的平均场计算方法，并将它们有机融合，实现对真实材料和器件特性——电子、自旋、声子——的精确仿真。我们关注的不只是方法本身，更是如何让这些方法真正走进真实体系、解决真实问题。主要研究方向包括：
1，发展高性能线性标度O(N)电子结构和量子输运计算方法；
2，开发全电子全势第三代MTO第一性原理方法与软件（包括标量相对论和全相对论）；
3，发展第一性原理非平衡态平均场方法，实现无序纳米电子器件仿真，涵盖非平衡态动力学团簇理论以及对角和非对角无序。
目前，课题组正在围绕以下方向展开研究：
1，面向大尺度器件，开发线性标度量子输运方法；
2，发展大尺度材料第一性原理仿真方法与软件：HOPES；
3，推动大尺度计算方法在真实材料和器件体系中的仿真研究；
4，探索量子器件性能仿真方法，并开发高性能计算软件。
如果你对第一性原理材料与器件输运仿真和计算方法充满好奇，欢迎来联系我们、一起讨论。课题组每年招收1–2名硕博连读研究生，并指导1名本科生论文。期待与你相遇，在微观世界里做点真正有意思的事。
| 代表性工作 | |
1，Q.Wei, J.Zhai, Z.Ning and Y.Ke*, Mean-field approach for Anderson-type off-diagonal disorder, Phys. Rev. B 106, 214205 (2022).
2, Z. Chen#, Q. Zhang#, Y. Zhang, L. Wang, M. Sang and Y. Ke*, Exact muffin-tin orbital based fully-relativistic simulation of device materials: electron’s charge and spin transport, Phys. Rev. B,102. 035405 (2020).
3, Y. Zhang, J. Zhai, Z. Chen, Q. Zhang, andY. Ke*, First-principles non-equilibrium dynamical cluster theory for quantum transport simulation of disordered nano-electronic device, Phys. Rev. B. 104, 115412 (2021).
4, Q. Zhang#, J. Yan#, Y. Zhang and Y.Ke*, Exact muffin tin orbital based first-principles method for electronic-structure and electron-transport simulation of device materials,Phys. Rev. B 100.075134 (2019).
5, Z. Cheng, J. Zhai, Q. Zhang and Y. Ke*, Auxiliary coherent medium theory for lattice vibrations in random binary alloys with mass and force-constant disorders,Phys. Rev. B 99.134202 (2019).
6. J. Yan, S. Wang, K. Xia, and Y. Ke*. First-principles quantum transport method for disordered nanoelectronics: Disorder-averaged transmission, shot noise, and device-to-device variability. Phys. Rev. B 95, 125428 (2017).
7, J. Yan and Y. Ke*, Generalized non-equilibrium vertex correction in coherent medium theory for quantum transport simulation of disordered nano-electronics, Phys. Rev. B 94, 045424 (2016).
| 本组成员 | |
毕业博士：
严佳伟 （上海交大核工程本科，2019年博士毕业，现为中科院微系统所，百人计划研究员-XLAB),
向龙俊（长沙理工大学物理本科，2021年博士毕业，现为深圳大学助理教授 PI),
张羽（山东大学物理本科，2023年博士毕业，现为国家超算（深圳)副研究员，研究大尺度材料和器件的超级计算)，
崔荣杰（山东大学物理本科，2025年博士毕业，postdoc with Prof. Jian Wang)，
翟剑雄（成都电子科大本科，非物理专业，2024年博士毕业， 现中科院微系统所博士后)，
张爱霞（矿业大学物理本科，2026年博士毕业，postdoc with Prof. Linwang Wang)，
陈志义（浙江理工大学本科，2023年博士毕业，上科大博士后)。
毕业本科生：
1, Zihan Cheng (Ph.D.student, Austin Physics)
2, Mankun Sang (Ph.D. student, The Johns Hopkins University)
3, Rui Xue (Ph.D. student, University of Pittsburgh)
下面我们将简明介绍课题组目前研究和运用的理论和计算方法：
（一）高度无序材料的平均场计算方法
（二）基于Hankel函数的屏蔽球面波
（三）缀加屏蔽球面波之EMTO
（四）非平衡态电子系统的计算方法
（五）基于非平衡态格林函数的稳态量子输运计算
（六）无序器件输运的非平衡态平均场计算
（七）第一性原理密度泛函理论
（八）全相对论密度泛函理论
（九）多体微扰理论方法
（十）电子结构计算中的模型降阶方法