Device Studio（簡稱：DS）作為鴻之微的材料設計與仿真軟件，能夠進行電子器件的結(jié)構(gòu)搭建與仿真；能夠進行晶體結(jié)構(gòu)和納米器件的建模；能夠生成科研計算軟件 Nanodcal、Nanoskim、MOMAP、RESCU、DS-PAW、BDF、STEMS、TOPS、PODS、VASP、LAMMPS、QUANTUM ESPRESSO、Gaussian的輸入文件并進行存儲和管理；可以根據(jù)用戶需求，將輸入文件傳遞給遠程或本地的計算機進行計算，并控制計算流程；可以將計算結(jié)果進行可視化顯示和分析。

上一期的教程給大家介紹了Device Studio亮點功能7.7-7.9的內(nèi)容，本期將介紹Device Studio應用實例之Nanodcal應用實例的內(nèi)容。

8.應用實例

8.1.Nanodcal實例

Nanodcal 是一款基于非平衡格林函數(shù)-密度泛函理論（NEGF-DFT）的第一性原理計算軟件，主要用于模擬器件材料中的非線性、非平衡的量子輸運過程，是目前國內(nèi)唯一一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基于第一性原理的輸運軟件?？深A測材料的電流-電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運性質(zhì)。

迄今為止，Nanodcal 已成功應用于1維、2維、3維材料物性、分子電子器件、自旋電子器件、光電流器件、半導體電子器件設計等重要研究課題中，并將逐步推廣到更廣闊的電子輸運性質(zhì)研究的領(lǐng)域。

以Benzene分子的自洽、本征態(tài)計算為例詳細描述 Nanodcal 在Device Studio中的應用。包含創(chuàng)建項目，從建模到計算，到數(shù)據(jù)的可視化分析整個流程。實際上，Nanodcal的功能不僅于此，詳情可參照Nanodcal應用教程或點擊對應的紫色或藍色字體軟件名稱。Device Studio可以生成 Nanodcal 很多功能計算的輸入文件，用戶可根據(jù)計算需要選擇生成。

8.1.1.Nanodcal計算流程

8.1.1.1.Nanodcal自洽計算流程

Nanodcal自洽計算在Device Studio中的流程如圖8.1-1所示。

圖8.1-1: Nanodcal自洽計算流程

8.1.1.2.Nanodcal本征態(tài)計算流程

Nanodcal本征態(tài)計算在Device Studio中的流程如圖8.1-2所示。

圖8.1-2: Nanodcal本征態(tài)計算流程

8.1.2.Nanodcal創(chuàng)建項目

雙擊Device Studio圖標快捷方式，登錄并啟動Device Studio，在創(chuàng)建或打開項目界面中(圖5.1-1: 啟動軟件后選擇創(chuàng)建或打開項目的圖形界面)，根據(jù)界面提示選擇創(chuàng)建一個新的項目（Create a new Project）或打開一個已經(jīng)存在的項目（Open an existing Project）的按鈕，選中之后點擊界面中的OK按鈕即可。若選擇創(chuàng)建一個新的項目，用戶可根據(jù)需要給該項目命名，如本項目命名為Nanodcal，或采用軟件默認項目名。

8.1.3.Nanodcal搭建或?qū)虢Y(jié)構(gòu)

對于想要搭建的結(jié)構(gòu)，用戶可先在Device Studio本地數(shù)據(jù)庫或在線數(shù)據(jù)庫搜索結(jié)構(gòu)是否存在。若存在，找到結(jié)構(gòu)直接導入；若不存在，可將庫中的相關(guān)結(jié)構(gòu)先導入，在此基礎(chǔ)上方便快捷的搭建，也可直接自行搭建。如Benzene分子，該結(jié)構(gòu)在Device Studio本地庫中存在，則可在本地庫中找到該結(jié)構(gòu)直接導入即可，導入Benzene分子結(jié)構(gòu)后的圖形界面如圖8.1-3所示。在Device Studio中導入Benzene分子結(jié)構(gòu)操作這里不做詳細說明，用戶可參照導入結(jié)構(gòu)節(jié)內(nèi)容。

圖8.1-3: 導入Benzene分子結(jié)構(gòu)后的圖形界面

8.1.4.Nanodcal輸入文件的生成

8.1.4.1.Nanodcal生成自洽計算輸入文件

在如圖8.1-3所示界面中選中Simulator→Nanodcal→SCF Calculation，彈出界面如圖8.1-4（a）所示，用戶可根據(jù)所計算的結(jié)構(gòu)及計算需要分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type這四個按鈕合理設置參數(shù)，之后點擊Generate files即可生成自洽計算輸入文件。

如生成Benzene分子自洽計算輸入文件，根據(jù)計算需要設置參數(shù)，分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type設置參數(shù)分別如圖8.1-4（a）、8.1-4（b）、8.1-4（c）和8.1-4（d）所示，設置好參數(shù)后點擊Generate files即可生成Benzene自洽計算輸入文件scf.input。

圖8.1-4(a): Basic settings參數(shù)設置界面

圖8.1-4(b): Iteration control參數(shù)設置界面

圖8.1-4(c): Basis set參數(shù)設置界面

圖8.1-4(d): Spin type參數(shù)設置界面

8.1.4.2.Nanodcal生成本征態(tài)計算輸入文件

在如圖8.1-3所示界面中選中Simulator→Nanodcal→Analysis，彈出Analysis界面，在界面中雙擊EigenStates，并設置參數(shù)如圖8.1-5所示，設置好參數(shù)后點擊Generate files即可生成Benzene本征態(tài)計算輸入文件EigenStates.input。

圖8.1-5: Benzene分子本征態(tài)計算參數(shù)設置界面