1월 17일 (수)

13:50~14:00

개회 및 인사말 

14:00~17:00

강의제목 Fundamentals of Density Functional Theory 

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강사 유재준 교수 (서울대학교)

강의 소개 We will discuss basic concepts, theories, and methods behind density functional theory (DFT). DFT is a computational quantum mechanical modeling method used in physics, chemistry, and materials science to investigate the electronic structure of many-body systems, particularly atoms, molecules, and condensed phases. We hope to provide a broad perspective on current electronic structure theory and background for practical computations, starting points of advanced topics such as exchange-correlational functional, pseudopotential theory, time-dependent DFT, many-body perturbation theory, and DFT-DMFT (dynamical mean-field theory). This course aims at graduate and post-graduate students in theoretical and computational condensed matter physics.

참고자료

• Richard M. Martin, Electronic Structure: basic theory and practical methods (Cambridge University Press, 2004) (ISBN 0 521 78285 6)
• ICTP Workshop “Hands-on Workshop on Density Functional Theory and Beyond: Computational Materials Science for Real Materials,” (6-15 August 2013), http://th.fhi-berlin.mpg.de/sitesub/meetings/DFT-workshop-2013/index.php?n=Meeting.Program

1월 18일 (목)

09:30 ~ 12:30

강의제목 Quantum Espresso로 배우는 전자구조 계산 및 코드 개발

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강사 신동빈 교수 (광주과학기술원)

강의 소개 밀도 범함수 이론 계산은 응집 물질의 물성을 예측하는 데뿐만 아니라 신소재 예측, 에너지 소재 개발 등 다양한 분야에서 사용되는 방법론입니다. 밀도 범함수 이론 패키지들의 고도화에 따라 핵심적인 이론이나 수치적 기법을 모르더라도 전자 구조 계산을 손쉽게 할 수 있게 되었습니다. 하지만 상용화 패키지들에서 제공하지 않는 새로운 이론으로 물성 예측을 하기 위해서는 연구실 레벨에서의 코드 개발이 필수적입니다. 본 강의에서는 대표적인 밀도 범함수 이론 패키지인 Quantum Espresso의 기본적인 계산 실습과 코드 개발을 위한 소스 코드 분석을 하고자 합니다. 본 강의는 3 세션으로 구성되어 있습니다. 1) Quantum Espresso 패키지 소개 2) Quantum Espresso 계산 실습 3) Quantum Espresso 패키지 소스 코드 분석 및 간단한 코딩 실습. 코드 분석 실습을 위한 Quantum Espresso를 미리 다운로드하시는 것을 권장드립니다 (gitlab.com/QEF/q-e). 예제들은 수업 시간에 배포하겠습니다.

실습을 위한 가상운영체제 다운로드 안내 Download

14:00~17:00

강의제목 Quantum Monte Carlo and its applications to two-dimensional van der Waals 

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강사 권용경 교수 (건국대학교)

강의 소개 본 강의에서는 양자 몬테카를로 방법, 그 중에서도 확산 몬테카를로 (diffusion Monte Carlo, DMC) 방법을 소개한다. DMC는 양자 다체계의 초기 상태가 허수 시간 진화를 통해 바닥상태로 근접함에 바탕을 둔 수치적 계산 방법으로, 전자-전자 상관 관계를 온전히 반영함으로써 화학적 정확도를 충족한다. 또한 DMC 방법은 병렬화에 최적화되어 있으며, 계산에 소요되는 시간이 계의 크기에 따라 다항식적으로 증가하기에 수천 개의 전자들을 포함하는 확장 계에 대한 다체계 계산을 가능하게 한다. 또한 본 강의에서는 실제 물질에 적용한 DMC 계산의 사례로, 그래파인, 보로핀, 포스포린 등 이차원 반데르발스 물질의 에너지적 안정성과 층간 상호작용에 대한 연구를 소개할 것이다. 나아가 그래핀 표면 위에 흡착된 백금 원자들의 층 구조 형성에 대한 최근 DMC 연구 결과에 대해서도 논의할 것이다.

1월 19일 (금)

09:30~12:30

강의제목 경험적 방법론 기반의 전자구조 계산과 이를 활용한 반도체 소자 설계 연구 

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강사 류훈 교수 (한구과학기술정보연구원)

강의 소개 본 강의에서는 유효질량근사법 [1] & 밀접결합방법론 [2] 과 같이 반도체 소재를 경험적으로 기술하여 실공간 전자구조 계산에 활용하는 방법에 대한 전반적인 내용을 다루며, 강의는 크게 - (1) 계산 이론의 기본적인 내용에 대한 개요 (2) 계산에 필요한 주요 수치해석의 성능 최적화 연구사례 [3, 4] (3) 실리콘 반도체 기반의 양자 논리 연산소자 설계 [5-7] 를 중심으로 한 최근 주요 활용연구 사례 - 의 세 가지 파트로 구성할 계획이다.

참고자료

• J. Wang, A. Rahman, A. Ghosh, G. Klimeck, and M. Lundstrom, “On the vailidity of the parabolic effective-mass approximation for the I-V calculation of silicon nanowire transistors,” IEEE Trans. Electron Device 52, 1589 (2005).

• J.-M. Jancu, R. Scholz, F. Beltram, and F. Bassani, “Empirical spds* tight-binding calculation for cubic semiconductors: General method and material parameters,” Phys. Rev. B 57, 6453 (1998)

• Y. Jeong and H. Ryu, “High performance simulations of quantum transport with manycore computing,” In Proceedings of HPC Asia Companion, 21 (2021)

• H. Ryu and S. Lee, “Cost-efficient simulations of large-scale electronic structures in the stand-alone manycore architecture,” Comput. Phys. Commun. 267, 108078 (2021)

• J.-H. Kang, J. Ryu, and H. Ryu, “Exploring the behaviors of electrode-driven Si quantum dot systems: from charge control to qubit operations,” Nanoscale 13, 332 (2021)

• H. Ryu and J.-H. Kang, “Devitalizing noise-driven instability of entangling logic in silicon devices with bias controls,” Sci. Rep. 12, 15200 (2022)• J. Ryu and H. Ryu, “Exploring entanglement resource in Si quantum dot systems with operational quasiprobability approach,” Quantum 6, 827 (2022)

14:00~17:00

강의제목 스핀-궤도 상호작용이 만드는 여러 물리 현상

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강사 권영균 교수 (경희대학교)

스핀-궤도 상호작용은 물질 내에서 전자의 스핀과 궤도 운동 사이에 일어나는 상호작용으로 일반적으로 그 효과는 보통 작지만, 물질에 따라서는 중요하게 다뤄야 할 상호작용이다. 스핀-궤도 상호작용의 효과로 위상 물질이 발현되기도 하고 (양자) 스핀 홀 효과, 라시바(Rashba) 효과, 드레슬하우스(Dresselhaus) 효과, 자기 비등방성(anisotropy), 전하-스핀 변환 등 다양한 흥미로운 현상들이 일어난다. 이 강의에서는 스핀-궤도 상호작용이 만드는 다양한 현상들을 전자구조 계산 관점에서 살펴 보고자 한다.