3.圖形界面介紹

Device Studio圖形界面如下所示。

3.1.菜單欄（Menu）

Device Studio的菜單欄圖形界面如下所示。

3.1.1.File

單擊File，界面如下所示。

• New Project：彈出新建項(xiàng)目界面，用戶可使用該界面創(chuàng)建新的項(xiàng)目，項(xiàng)目文件的后綴名為.hpf。用戶可根據(jù)需要對(duì)該項(xiàng)目命名，如DeviceStudio.hpf；或采用默認(rèn)命名，如Untitled.hpf。命名之后單擊“保存”按鈕即可新建，反之，若不想新建項(xiàng)目，單擊“取消”按鈕即可。

• Open Project：彈出打開(kāi)項(xiàng)目界面，用戶可使用該界面打開(kāi)已建的項(xiàng)目，如DeviceStudio.hpf項(xiàng)目，找到該項(xiàng)目文件并選中，單擊“打開(kāi)”按鈕即可打開(kāi)，反之，若不想打開(kāi)項(xiàng)目，單擊“取消”按鈕即可。

• Save Project：保存當(dāng)前項(xiàng)目。

• New：用戶可根據(jù)需要選擇搭建器件、晶體或分子結(jié)構(gòu)。

• Import：彈出導(dǎo)入結(jié)構(gòu)文件界面，用戶可選擇從本地或在線數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入器件、晶體或分子結(jié)構(gòu)。

• Export：彈出導(dǎo)出當(dāng)前結(jié)構(gòu)文件界面，用戶可根據(jù)需要對(duì)該結(jié)構(gòu)文件命名，或采用默認(rèn)命名，并選擇存儲(chǔ)位置。

• Options：彈出選項(xiàng)界面，用戶可根據(jù)需要選擇各軟件的贗勢(shì)基組文件，設(shè)置結(jié)構(gòu)文件三維（簡(jiǎn)稱：3D）顯示的精度和背景，各軟件在本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器的運(yùn)行命令。

• Exit：關(guān)閉軟件Device Studio。

3.1.2.Edit

單擊Edit，界面如下所示。

• Undo：撤銷。

• Redo：重做。

• Copy：復(fù)制。

• Paste：粘貼。

• Delete Atom：刪除選中的原子。

• Atom Selection：選擇部分原子中的特定元素的原子，特定元素的原子用戶可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。如：先框選一部分原子，再選擇該部分原子中的所有的C原子。

3.1.3.View

單擊View，界面如下所示。

• Toolbars：用戶可根據(jù)需要選擇是否在工具欄顯示Project、Standard、3D View三個(gè)模塊。若顯示，則勾選對(duì)應(yīng)的模塊即可；反之，不勾選即可。

• Explorers：用戶可根據(jù)需要選擇是否在軟件上顯示Project Explorer、Properties Explorer和Job Manager三個(gè)模塊。若顯示，則勾選對(duì)應(yīng)的模塊即可；反之，不勾選即可。

• Status Bars：勾選則選擇在軟件上顯示該模塊，不勾選則不顯示。

• Display Style：彈出DisplayStyle設(shè)置界面。對(duì)于原子，用戶可根據(jù)需要選擇不顯示，以線狀顯示，或以球棒狀顯示。對(duì)于晶格基矢，用戶可選擇不顯示，以實(shí)線顯示，或以虛線顯示。若實(shí)線顯示，可根據(jù)需要設(shè)置線條的粗細(xì)。

• generate GIF：彈出generategif界面，用戶可根據(jù)需要將已有的一系列圖片選中并導(dǎo)入，生成 后綴名為.gif的動(dòng)態(tài)圖，生成后將該動(dòng)態(tài)圖導(dǎo)出即可。

3.1.4.Build

單擊Build，界面如下所示。

• Molecule：搭建3D分子結(jié)構(gòu)。

• Molecule2D：搭建2D分子結(jié)構(gòu)。

• Decomposition：拆分分子結(jié)構(gòu)。

• Device：搭建器件結(jié)構(gòu)。器件類型有L-R structure、L-C-R structure、B-T structure等，用戶可根據(jù)需要選擇構(gòu)建。

• Convert to Device：在分子或晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上搭建器件結(jié)構(gòu)。

• Bending of Device：將兩端口器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行彎曲操作。

• Interface Builder：搭建異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

• Fill Junction With Atoms：搭建多層膜結(jié)構(gòu)。

• CAD to Atomic：通過(guò)2D CAD的方式搭建多層膜結(jié)構(gòu)。

• Crystal：搭建晶體結(jié)構(gòu)。

• Redefine Crystal：晶體結(jié)構(gòu)的晶胞重定義擴(kuò)胞。

• Surface/Slab：晶體結(jié)構(gòu)的切面/切片。

• Symmetry：對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間群識(shí)別。

• StandardizeCell：超胞識(shí)別原胞。

• Gr_Nanoribbon：搭建納米帶結(jié)構(gòu)。

• Gr_Nanotube：搭建納米管結(jié)構(gòu)。

• Grain Boundary：在方胞基礎(chǔ)上搭建晶界結(jié)構(gòu)。

• Nanotube：在晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上搭建納米管。

• Nanowire：在晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上搭建納米線。

• Disordered Graphene-like：搭建類石墨烯無(wú)序結(jié)構(gòu)。

• Disordered Zinc-blende-like：搭建類閃鋅礦無(wú)序結(jié)構(gòu)。

• Icosahedron：搭建正二十面體結(jié)構(gòu)。

• Cubooctahedron：搭建正立方八面體結(jié)構(gòu)。

• WulffCluster：在方胞基礎(chǔ)上搭建WulffCluster結(jié)構(gòu)。

• Bond Options：成鍵設(shè)置。

• Convert Files：結(jié)構(gòu)文件的互轉(zhuǎn)。

3.1.5.Simulator

單擊Simulator，界面如下所示。用戶可根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的模塊進(jìn)行對(duì)應(yīng)軟件的輸入文件的生成、計(jì)算及數(shù)據(jù)可視化的操作。

• Nanodcal：量子輸運(yùn)計(jì)算軟件Nanodcal。

• Nanoskim：納米結(jié)構(gòu)緊束縛模型科學(xué)計(jì)算軟件Nanoskim。

• RESCU：大體系KS-DFT計(jì)算軟件RESCU。

• BDF：量子化學(xué)計(jì)算軟件BDF。

• MOMAP：新型OLED材料設(shè)計(jì)軟件MOMAP。

• STEMS：材料微觀組織演化模擬軟件STEMS。

• TOPS：嵌段共聚物自組裝相行為設(shè)計(jì)軟件TOPS。

• DS-PAW：第一性原理平面波計(jì)算軟件DS-PAW。

• PODS：聚合物耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬軟件PODS。

• Virtual-XRay：晶體衍射性質(zhì)計(jì)算模塊Virtual-XRay。

• Brillouin Zone Path：顯示晶體結(jié)構(gòu)的布里淵區(qū)。

• VASP：電子結(jié)構(gòu)計(jì)算和量子力學(xué)—分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件包VASP。

• LAMMPS：大規(guī)模原子分子并行模擬器LAMMPS。

• OVITO：原子和粒子模擬數(shù)據(jù)的科學(xué)可視化和分析軟件OVITO。

• QE：采用贗勢(shì)和平面波方法的第一性原理計(jì)算軟件QUANTUM ESPRESSO。

• Gaussian：量子化學(xué)計(jì)算軟件Gaussian。

• NWChem：量子化學(xué)模擬軟件NWChem。

3.1.6.Window

單擊Window，界面如下所示。

• Title Horizontally：將結(jié)構(gòu)文件的3D Viewer窗口水平排列。

• Title Vertically：將結(jié)構(gòu)文件的3D Viewer窗口豎直排列。

• Cascade：將結(jié)構(gòu)文件的3D Viewer窗口層疊排列。

• Arrange Icons：將結(jié)構(gòu)文件的3D Viewer窗口最小化。

• Close All：關(guān)閉結(jié)構(gòu)文件的3D Viewer窗口。

• Next：選中下一個(gè)結(jié)構(gòu)文件的3D Viewer窗口。

• Previous：選中上一個(gè)結(jié)構(gòu)文件的3D Viewer窗口。

3.1.7.Help

單擊Help，界面如下所示。

• Help Topics：連接Device Studio使用教程。

• Feed Back Report：彈出鴻之微客戶信息反饋收集界面，用戶可通過(guò)該界面將產(chǎn)品建議反饋給鴻之微。

• Hzwtech Homepage：連接鴻之微科技（上海）股份有限公司主頁(yè)。

• About Device Studio：彈出About Device Studio窗口，了解Device Studio版本號(hào)、發(fā)行公司、License的使用期限等。

3.2.工具欄（Toolbars）

Device Studio的工具欄如下所示。將Toolbars上的所有快捷圖標(biāo)按從左到右順序，從1開(kāi)始標(biāo)號(hào)一直到結(jié)束共有37個(gè)標(biāo)號(hào)。將鼠標(biāo)箭頭放在快捷圖標(biāo)上可查看與之對(duì)應(yīng)的懸浮提示。

1. Open Project：打開(kāi)項(xiàng)目。

2. Save Project：保存當(dāng)前項(xiàng)目和結(jié)構(gòu)。

3. New：新建結(jié)構(gòu)，通過(guò)點(diǎn)擊下拉按鈕選擇新建器件、晶體或分子結(jié)構(gòu)。

4. Import Local：導(dǎo)入結(jié)構(gòu)文件。

5. Undo：撤銷。

6. Redo：重做。

7. 3D Viewer Selection Mode：選擇。

8. 3D Viewer Rotation Mode：旋轉(zhuǎn)。

9. 3D Viewer Zoom Mode：放大。

10. 3D Viewer Translation Mode：平移。

11. 3D Viewer zy View：重置結(jié)構(gòu)的3D視圖（z-y面），下拉選擇從不同視角查看結(jié)構(gòu)的3D視圖。

12. 3D Viewer Fit to View：將結(jié)構(gòu)的3D視圖根據(jù)屏幕移動(dòng)到合適位置。

13. Display Style：顯示模式的設(shè)置。

14. Add Atom：添加原子。

15. Add New Atom：在選中的多個(gè)原子中間位置添加原子。

16. Hydrogen passivation：用氫原子鈍化晶體結(jié)構(gòu)。目前，只對(duì)Si和C元素有效。

17. Delete Atom：刪除選中的原子。

18. Replace Atom：替換選中的原子。

19. Edit Atom With Selected：改變2個(gè)原子之間的距離或3個(gè)原子之間的夾角。

20. Move Atom：移動(dòng)選中的原子。

21. Rotate Atom：旋轉(zhuǎn)選中的原子。

22. Mirror Atom：將選中的原子做鏡像處理。

23. Stretch Cell：保持分?jǐn)?shù)坐標(biāo)不變的情況下，伸展或壓縮原胞。

24. alternate axes：輪換結(jié)構(gòu)的晶格基矢a、b、c。

25. alternate coordinate：輪換結(jié)構(gòu)的x、y、z。

26. Wrap：根據(jù)周期性將晶格外的原子沿著單元軸平移到晶格內(nèi)。

27. Center：將結(jié)構(gòu)中所有原子或選中的原子作為整體在晶格單元中居中對(duì)齊。

28. Fit Cell：自動(dòng)匹配最小單元晶格基矢。

29. Minimize Structure：通過(guò)分子力場(chǎng)計(jì)算對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

30. Convert to Molecule：將當(dāng)前結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為分子。

31. Convert to Crystal：將當(dāng)前結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為晶體。

32. Convert to Device：將當(dāng)前結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為器件。

33. Distance：測(cè)量2個(gè)原子之間的距離。

34. Angle：測(cè)量3個(gè)原子之間的夾角。

35. Dihedral angle：測(cè)量4個(gè)原子之間的二面角。

36. Vector between two atoms：測(cè)量2個(gè)原子之間的向量。

37. Recalculate LinkerBond：重新成鍵。

3.3.項(xiàng)目管理區(qū)域（Project Explorer）

項(xiàng)目管理區(qū)域如圖3.3-1所示，如該項(xiàng)目名稱為DeviceStudio,該項(xiàng)目下含有3個(gè)結(jié)構(gòu)文件，分別為Au-Alkanethiol-Au.hzw、NaCl.hzw、azulene.hzw。對(duì)于結(jié)構(gòu)文件，如Au-Alkanethiol-Au.hzw，由圖3.3-1紅色框選部分可知該區(qū)域可管理對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算的輸入文件，如自洽計(jì)算輸入文件scf.input，用戶可通過(guò)選中該輸入文件→右擊→Open with打開(kāi)查看，或通過(guò)選中該輸入文件→右擊→Open Containing Folder找到該文件在電腦中存儲(chǔ)的位置。對(duì)于結(jié)構(gòu)文件，若已經(jīng)生成相關(guān)計(jì)算的輸入文件，則不可重新命名；反之，若未生成相關(guān)計(jì)算的輸入文件，用戶可根據(jù)需要重新命名，操作為選中該結(jié)構(gòu)文件 → 右擊 →Rename，然后重新命名即可。

圖3.3-1: 項(xiàng)目管理區(qū)域

想要在項(xiàng)目管理區(qū)域新建或打開(kāi)已建的項(xiàng)目，導(dǎo)入或?qū)С鼋Y(jié)構(gòu)文件可參考File的詳細(xì)說(shuō)明.

3.4.結(jié)構(gòu)3D顯示區(qū)域（3D Viewer）

結(jié)構(gòu)3D顯示區(qū)域如圖3.4-1所示，如在該區(qū)域顯示結(jié)構(gòu)Au-Alkanethiol-Au.hzw的3D視圖，則通過(guò)在項(xiàng)目管理區(qū)域選中并雙擊結(jié)構(gòu)文件即可。在該區(qū)域，用戶可通過(guò)滾動(dòng)鼠標(biāo)中鍵將結(jié)構(gòu)的3D視圖放大或縮?。豢上冗x中工具欄中的3D Viewer Translation Mode快捷圖標(biāo)或按住鼠標(biāo)中鍵，通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)將結(jié)構(gòu)的3D視圖在該區(qū)域平移；可先選中工具欄中的3D Viewer Rotation Mode快捷圖標(biāo)或按住鼠標(biāo)右鍵，通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)將結(jié)構(gòu)的3D視圖在該區(qū)域旋轉(zhuǎn)。

用戶可根據(jù)計(jì)算需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行增、刪、改等一系列操作，操作后的結(jié)構(gòu)的3D視圖均可在該區(qū)域?qū)崟r(shí)顯示。對(duì)于結(jié)構(gòu)的操作用戶可根據(jù)工具欄（Toolbars）中各快捷圖標(biāo)的功能描述進(jìn)行。

圖3.4-1: Au-Alkanethiol-Au的3D顯示

3.5.結(jié)構(gòu)屬性區(qū)域（Properties Explorer）

如3D顯示區(qū)域顯示結(jié)構(gòu)Au-Alkanethiol-Au.hzw，則結(jié)構(gòu)屬性區(qū)域顯示結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)信息如圖3.5-1(a)所示；若選中Au-Alkanethiol-Au.hzw結(jié)構(gòu)的某一個(gè)原子，則結(jié)構(gòu)屬性區(qū)域顯示結(jié)構(gòu)的原子信息如圖3.5-1(b)所示，用戶可通過(guò)鼠標(biāo)雙擊修改選中的原子的坐標(biāo)位置或替換原子。

3.6.計(jì)算任務(wù)監(jiān)控管理區(qū)域（Job Manager）

由圖3.6-1可知計(jì)算任務(wù)監(jiān)控管理區(qū)域含有5個(gè)模塊，其功能描述如下所示。當(dāng)任務(wù)處于排隊(duì)中、計(jì)算中和計(jì)算完成時(shí)，Status分別為Queued、Running、Finished。計(jì)算完成后可點(diǎn)擊下載按鈕將需要的計(jì)算結(jié)果下載回傳。

圖3.6-1: 計(jì)算任務(wù)監(jiān)控管理區(qū)域

• Description：任務(wù)的計(jì)算名稱。

• Script：任務(wù)的輸入文件的位置。

• Commit Status：任務(wù)的提交狀態(tài)。

• Status：任務(wù)的計(jì)算狀態(tài)。

• Actions：任務(wù)的計(jì)算進(jìn)度。

3.7.用戶登錄管理區(qū)域（User Login Management ）

Device Studio的用戶登錄管理區(qū)域如圖3.7-1所示，用戶可通過(guò)該區(qū)域查詢資源概覽、軟件授權(quán)和登錄記錄。在資源概覽中可查看鴻之微云可用空間、當(dāng)前超算以及可用算力等一系列信息，方便用戶選擇最佳的計(jì)算資源。

(a): 資源概覽

(b): 軟件授權(quán)

(c): 登錄記錄

圖3.7-1: Device Studio的用戶登錄管理區(qū)域