Device Studio结构建模5.4-5.6

Device Studio（简称：DS）作为鸿之微的材料设计与仿真软件，能够进行电子器件的结构搭建与仿真；能够进行晶体结构和纳米器件的建模；能够生成科研计算软件 Nanodcal、Nanoskim、MOMAP、RESCU、DS-PAW、BDF、STEMS、TOPS、PODS、VASP、LAMMPS、QUANTUM ESPRESSO、Gaussian的输入文件并进行存储和管理；可以根据用户需求，将输入文件传递给远程或本地的计算机进行计算，并控制计算流程；可以将计算结果进行可视化显示和分析。

上一期的教程给大家介绍了Device Studio支持的文件类型及结构建模5.1-5.3的内容，本期继续介绍Device Studio结构建模5.4-5.6的内容。

5.4.晶体建模

对于晶体建模，用户可先在本地数据库或在线数据库搜索该结构是否存在，若存在，直接导入；若不存在，可自行构建，或导入一个结构，在其基础上进行构建，具体如何构建晶体结构，用户可根据需要自行选择。

以构建NaCl晶体结构为例，在如图5.1-7所示的界面中点击Build→Crystal，弹出构建晶体结构的界面如图5.4-1所示。

图5.4-1: 构建晶体结构界面

若不知道NaCl晶体的空间群信息，在如图5.4-1所示的界面中构建NaCl晶体结构，则可按照图5.4-2红色框选部分及箭头指向所示，一步步填写或选中对应信息，点击Preview按钮在界面右侧区域预览所搭建的结构，该步骤主要用于检查搭建的结构是否正确，是否是所需结构，之后点击Build则搭建好NaCl晶体结构，其结构文件保存在软件的项目管理区域（Project Explorer），同时可在3D显示区域查看到该结构的3D视图；反之，若在预览过程中发现所搭建的结构不正确，则可在图5.4-1所示界面中重新搭建。搭建结构过程中，用户可根据需要选择界面中的Display Style，即选中Primitive或Conventional；选择是否显示等价位置原子，即是否勾选Show equivalent atoms。

图5.4-2: 无空间群信息直接构建NaCl晶体操作界面

若知道所搭结构的空间群信息，可更方便快捷的搭建结构，Device Studio支持261种空间群（包含230种空间群和31种扩展子群）的选择。如NaCl晶体的空间群为225FM-3M，知道该信息，在如图5.4-1所示的界面中构建NaCl晶体，则可按照图5.4-3红色框选部分及箭头指向所示填写对应信息进行搭建，其余操作与上述不知空间群信息一致，这里不做详细说明。对比图5.4-2与图5.4-3可知，知道空间群信息可以更简便的搭建晶体结构。

图5.4-3: 根据空间群信息构建NaCl晶体操作界面

图5.4-2与图5.4-3均为搭建NaCl晶体结构时，选择显示等价位置原子的结果，即勾选Show equivalent atoms，若不勾选，其操作界面如图5.4-4所示，点击界面中的Build按钮则搭建好NaCl晶体结构，其结构文件保存在软件的项目管理区域，同时其结构的3D视图显示在3D显示区域，搭建好NaCl晶体结构的界面如图5.4-5所示。

图5.4-4: 不显示等价位置原子构建NaCl晶体操作界面

图5.4-5: 搭建好NaCl晶体结构的Device Studio界面

5.5.晶体结构的切面/切片

晶体结构的切面/切片，该功能仅在存在晶体结构的基础上进行。以在5.4节中搭建的NaCl晶体结构的基础上进行切面/切片搭建Thickness为9.73埃的NaCl（1 1 1）晶体结构为例，在如图5.4-5所示界面中点击Build→Surface/Slab，弹出将NaCl晶体结构进行切面/切片的界面如图5.5-1所示。

图5.5-1: 将NaCl晶体结构进行切面/切片的界面

根据需要按照图5.5-2中红色框选部分及箭头指向所示，在图5.5-1所示界面中设置Miller指数（1 1 1），并在下拉表格中选定Na（0.0000 0.0000 0.0000）原子为切面的起始原子，勾选Slab，点击Thickness后的“+”号将Thickness设置为9.73埃，同时可在界面右侧区域预览进行切面/切片的结构，之后点击Build则搭建好Thickness为9.73埃的NaCl（1 1 1）晶体结构，同时其结构文件挂载在Device Studio的项目管理区域，3D视图显示在Device Studio的3D显示区域，搭建好Thickness为9.73埃的NaCl（1 1 1）晶体结构的Device Studio界面如图5.5-3所示。

图5.5-2: 搭建Thickness为9.73埃的NaCl（1 1 1）晶体结构的操作界面

图5.5-3: 搭建好Thickness为9.73埃的NaCl（1 1 1）晶体结构的Device Studio界面

5.6.晶体结构的晶胞重定义

在Device Studio中导入Cu原胞结构后的界面如图5.6-1所示，点击界面中的Build→Redefine Crystal，弹出将Cu原胞结构晶体重定义界面如图5.6-2所示，按照图5.6-3中的红色框选部分填写参数，填写好参数后，点击Preview按钮则可在界面右侧预览扩胞后的结构，之后点击Build按钮则将Cu原胞扩为单胞，同时其结构文件Cu_Rede.hzw挂载在Device Studio的项目管理区域，结构的3D视图在Device Studio的3D显示区域如图5.6-4所示。

图5.6-1: 导入Cu原胞结构（Cu.hzw）后的Device Studio界面

图5.6-2: 将Cu原胞结构晶胞重定义界面

图5.6-3: 将Cu原胞结构扩为单胞的操作界面

图5.6-4: Cu的单胞（Cu_Rede.hzw）结构在Device Studio中的3D显示

运用Device Studio的晶体结构的晶胞重定义功能可以将单胞扩为超胞，其操作与将Cu原胞扩为单胞的操作一致，以将Cu单胞扩为4*4*4的超胞为例，点击图5.6-4中的Build→Redefine Crystal，弹出将Cu单胞结构晶胞重定义界面，其操作界面如图5.6-5所示，按照图5.6-5中的红色框选部分及箭头指向所示一步步操作，之后点击Build按钮则将Cu单胞扩为4*4*4的超胞，同时其结构文件Cu_Rede_Rede.hzw挂载在Device Studio的项目管理区域，结构的3D视图在Device Studio的3D显示区域如图5.6-6所示。

图5.6-5: 将Cu单胞扩为4*4*4超胞的操作界面

图5.6-6: Cu的超胞（Cu_Rede_Rede.hzw）结构在Device Studio中的3D显示

审核编辑 ：李倩