Device Studio（簡(jiǎn)稱(chēng)：DS）作為鴻之微的材料設(shè)計(jì)與仿真軟件，能夠進(jìn)行電子器件的結(jié)構(gòu)搭建與仿真；能夠進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)和納米器件的建模；能夠生成科研計(jì)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理；可以根據(jù)用戶(hù)需求，將輸入文件傳遞給遠(yuǎn)程或本地的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并控制計(jì)算流程；可以將計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(diǎn)功能7.7-7.9的內(nèi)容，本期將介紹Device Studio應(yīng)用實(shí)例之Nanodcal應(yīng)用實(shí)例的內(nèi)容。

8.應(yīng)用實(shí)例

8.1.Nanodcal實(shí)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(jì)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(yùn)過(guò)程，是目前國(guó)內(nèi)唯一一款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于第一性原理的輸運(yùn)軟件。可預(yù)測(cè)材料的電流-電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運(yùn)性質(zhì)。

迄今為止，Nanodcal 已成功應(yīng)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(dǎo)體電子器件設(shè)計(jì)等重要研究課題中，并將逐步推廣到更廣闊的電子輸運(yùn)性質(zhì)研究的領(lǐng)域。

以Benzene分子的自洽、本征態(tài)計(jì)算為例詳細(xì)描述 Nanodcal 在Device Studio中的應(yīng)用。包含創(chuàng)建項(xiàng)目，從建模到計(jì)算，到數(shù)據(jù)的可視化分析整個(gè)流程。實(shí)際上，Nanodcal的功能不僅于此，詳情可參照Nanodcal應(yīng)用教程或點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的紫色或藍(lán)色字體軟件名稱(chēng)。Device Studio可以生成 Nanodcal 很多功能計(jì)算的輸入文件，用戶(hù)可根據(jù)計(jì)算需要選擇生成。

8.1.1.Nanodcal計(jì)算流程

8.1.1.1.Nanodcal自洽計(jì)算流程

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

圖8.1-1: Nanodcal自洽計(jì)算流程

8.1.1.2.Nanodcal本征態(tài)計(jì)算流程

Nanodcal本征態(tài)計(jì)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(jì)算流程

8.1.2.Nanodcal創(chuàng)建項(xiàng)目

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

8.1.3.Nanodcal搭建或?qū)虢Y(jié)構(gòu)

對(duì)于想要搭建的結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可先在Device Studio本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)或在線數(shù)據(jù)庫(kù)搜索結(jié)構(gòu)是否存在。若存在，找到結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)入；若不存在，可將庫(kù)中的相關(guān)結(jié)構(gòu)先導(dǎo)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(kù)中存在，則可在本地庫(kù)中找到該結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)入即可，導(dǎo)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(dǎo)入Benzene分子結(jié)構(gòu)操作這里不做詳細(xì)說(shuō)明，用戶(hù)可參照導(dǎo)入結(jié)構(gòu)節(jié)內(nèi)容。

圖8.1-3: 導(dǎo)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(jì)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(hù)可根據(jù)所計(jì)算的結(jié)構(gòu)及計(jì)算需要分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type這四個(gè)按鈕合理設(shè)置參數(shù)，之后點(diǎn)擊Generate files即可生成自洽計(jì)算輸入文件。

如生成Benzene分子自洽計(jì)算輸入文件，根據(jù)計(jì)算需要設(shè)置參數(shù)，分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type設(shè)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(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成Benzene自洽計(jì)算輸入文件scf.input。

圖8.1-4(a): Basic settings參數(shù)設(shè)置界面

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

圖8.1-4(c): Basis set參數(shù)設(shè)置界面

圖8.1-4(d): Spin type參數(shù)設(shè)置界面

8.1.4.2.Nanodcal生成本征態(tài)計(jì)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(shè)置參數(shù)如圖8.1-5所示，設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成Benzene本征態(tài)計(jì)算輸入文件EigenStates.input。

圖8.1-5: Benzene分子本征態(tài)計(jì)算參數(shù)設(shè)置界面