Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料

Nanodcal是一款基于非平衡态格林函数-密度泛函理论（NEGF - DFT）的第一性原理计算软件，主要用于模拟器件材料中的非线性、非平衡的量子输运过程，是目前国内拥有自主知识产权的基于第一性原理的输运软件。可预测材料的电流 - 电压特性、电子透射几率等众多输运性质。

迄今为止，Nanodcal 已成功应用于1维、2维、3维材料物性、分子电子器件、自旋电子器件、光电流器件、半导体电子器件设计等重要研究课题中，并将逐步推广到更广阔的电子输运性质研究的领域。

本期将给大家介绍Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料 5.1-5.1.3的内容。

5. 材料学与化学

5.1. 水分子的 LUMO 轨道可视化

5.1.1. Device Studio构建几何结构

（1）打开Device Studio，新建目录Water_LUMO。

（2）从数据库中导入Water_LUMO，坐标文件Water_LUMO.hzw如下：

（3）建立nanodcal自洽计算所需的输入文件，如下：

Simulator→Nanodcal→SCF Calculation→Generate file。设置参数，将温度改为100 K，K点改成1 1 1，然后点击Generate file。其他参数默认。产生自洽计算的输入文件scf.input及基组文件H_LDA-DZP.nad，O_LDA-DZP.nad右击打开open with，可查看，如下。

（4）建立nanodcal计算本征态的输入文件，如下：

Simulator→Nanodcal→Analysis→EigenStates→->→Generate file。参数默认，产生能带计算的输入文件EigenStates.input，同样，右击打开open with，可查看，如下：

5.1.2. 自洽计算及本征态计算

（1）连接Nanodcal服务器：在Job Manager所示界面中点击设置按钮，弹出MachineOptions界面，在该界面选择中点击New按钮，弹出MachineSet界面，在该界面中填写Computer Name、HostIp、port、Username、Password等一系列信息，点击OK按钮则在MachineOptions界面中添加了装有Nanodcal的服务器。

（2）自洽计算：在选择nanodcal服务器后，选中scf.input右击run后会出现以下界面：

根据计算需要设置参数后点击save按钮保存相应的pbs脚本，然后点击run进行计算。等待计算完毕后点击Job Manager所示界面中的Action下的下载按钮下载NanodcalObject.mat文件。

（3）能带计算：与第2步一样选中选中EigenStates.input右击run。等待计算完毕后点击Job Manager所示界面中的Action下的下载按钮下载CalculatedResults.mat、EigenStates.fig、EigenStates.dsf文件。

5.1.3. 可视化分析

在Device Studio的Project Explorer区域选中能带计算结果文件EigenStates.dsf→右击→Show View，如下图：

图 5-3：H2O分子本征态的3D可视化分析界面(LUMO)

（1）Draw Model来选择从不同平面来观察本征态的3D可视化分析结果；

（2）可通过改变Isovalue值来改变本征态3D可视化分析的形状；

（3）可通过滚动鼠标中键将3D可视化分析结果放大或缩小；可按住鼠标右键，通过拖动鼠标将3D可视化分析结果进行旋转；

（4）如上图所示界面中 Export 快捷图标，弹出导出可视化分析结果的图形界面，用户可根据需要选择图片的保存路径和保存格式，并给所保存的图片命名。

审核编辑 ：李倩