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構搭建與仿真；能夠進行晶體結構和納米器件的建模；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支持的文件類型及結構建模5.1-5.3的內容，本期繼續介紹Device Studio結構建模5.4-5.6的內容。

5.4.晶體建模

對于晶體建模，用戶可先在本地數據庫或在線數據庫搜索該結構是否存在，若存在，直接導入；若不存在，可自行構建，或導入一個結構，在其基礎上進行構建，具體如何構建晶體結構，用戶可根據需要自行選擇。

以構建NaCl晶體結構為例，在如圖5.1-7所示的界面中點擊Build→Crystal，彈出構建晶體結構的界面如圖5.4-1所示。

圖5.4-1: 構建晶體結構界面

若不知道NaCl晶體的空間群信息，在如圖5.4-1所示的界面中構建NaCl晶體結構，則可按照圖5.4-2紅色框選部分及箭頭指向所示，一步步填寫或選中對應信息，點擊Preview按鈕在界面右側區域預覽所搭建的結構，該步驟主要用于檢查搭建的結構是否正確，是否是所需結構，之后點擊Build則搭建好NaCl晶體結構，其結構文件保存在軟件的項目管理區域（Project Explorer），同時可在3D顯示區域查看到該結構的3D視圖；反之，若在預覽過程中發現所搭建的結構不正確，則可在圖5.4-1所示界面中重新搭建。搭建結構過程中，用戶可根據需要選擇界面中的Display Style，即選中Primitive或Conventional；選擇是否顯示等價位置原子，即是否勾選Show equivalent atoms。

圖5.4-2: 無空間群信息直接構建NaCl晶體操作界面

若知道所搭結構的空間群信息，可更方便快捷的搭建結構，Device Studio支持261種空間群（包含230種空間群和31種擴展子群）的選擇。如NaCl晶體的空間群為225FM-3M，知道該信息，在如圖5.4-1所示的界面中構建NaCl晶體，則可按照圖5.4-3紅色框選部分及箭頭指向所示填寫對應信息進行搭建，其余操作與上述不知空間群信息一致，這里不做詳細說明。對比圖5.4-2與圖5.4-3可知，知道空間群信息可以更簡便的搭建晶體結構。

圖5.4-3: 根據空間群信息構建NaCl晶體操作界面

圖5.4-2與圖5.4-3均為搭建NaCl晶體結構時，選擇顯示等價位置原子的結果，即勾選Show equivalent atoms，若不勾選，其操作界面如圖5.4-4所示，點擊界面中的Build按鈕則搭建好NaCl晶體結構，其結構文件保存在軟件的項目管理區域，同時其結構的3D視圖顯示在3D顯示區域，搭建好NaCl晶體結構的界面如圖5.4-5所示。

圖5.4-4: 不顯示等價位置原子構建NaCl晶體操作界面

圖5.4-5: 搭建好NaCl晶體結構的Device Studio界面

5.5.晶體結構的切面/切片

晶體結構的切面/切片，該功能僅在存在晶體結構的基礎上進行。以在5.4節中搭建的NaCl晶體結構的基礎上進行切面/切片搭建Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結構為例，在如圖5.4-5所示界面中點擊Build→Surface/Slab，彈出將NaCl晶體結構進行切面/切片的界面如圖5.5-1所示。

圖5.5-1: 將NaCl晶體結構進行切面/切片的界面

根據需要按照圖5.5-2中紅色框選部分及箭頭指向所示，在圖5.5-1所示界面中設置Miller指數（1 1 1），并在下拉表格中選定Na（0.0000 0.0000 0.0000）原子為切面的起始原子，勾選Slab，點擊Thickness后的“+”號將Thickness設置為9.73埃，同時可在界面右側區域預覽進行切面/切片的結構，之后點擊Build則搭建好Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結構，同時其結構文件掛載在Device Studio的項目管理區域，3D視圖顯示在Device Studio的3D顯示區域，搭建好Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結構的Device Studio界面如圖5.5-3所示。

圖5.5-2: 搭建Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結構的操作界面

圖5.5-3: 搭建好Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結構的Device Studio界面

5.6.晶體結構的晶胞重定義

在Device Studio中導入Cu原胞結構后的界面如圖5.6-1所示，點擊界面中的Build→Redefine Crystal，彈出將Cu原胞結構晶體重定義界面如圖5.6-2所示，按照圖5.6-3中的紅色框選部分填寫參數，填寫好參數后，點擊Preview按鈕則可在界面右側預覽擴胞后的結構，之后點擊Build按鈕則將Cu原胞擴為單胞，同時其結構文件Cu_Rede.hzw掛載在Device Studio的項目管理區域，結構的3D視圖在Device Studio的3D顯示區域如圖5.6-4所示。

圖5.6-1: 導入Cu原胞結構（Cu.hzw）后的Device Studio界面

圖5.6-2: 將Cu原胞結構晶胞重定義界面

圖5.6-3: 將Cu原胞結構擴為單胞的操作界面

圖5.6-4: Cu的單胞（Cu_Rede.hzw）結構在Device Studio中的3D顯示

運用Device Studio的晶體結構的晶胞重定義功能可以將單胞擴為超胞，其操作與將Cu原胞擴為單胞的操作一致，以將Cu單胞擴為4*4*4的超胞為例，點擊圖5.6-4中的Build→Redefine Crystal，彈出將Cu單胞結構晶胞重定義界面，其操作界面如圖5.6-5所示，按照圖5.6-5中的紅色框選部分及箭頭指向所示一步步操作，之后點擊Build按鈕則將Cu單胞擴為4*4*4的超胞，同時其結構文件Cu_Rede_Rede.hzw掛載在Device Studio的項目管理區域，結構的3D視圖在Device Studio的3D顯示區域如圖5.6-6所示。

圖5.6-5: 將Cu單胞擴為4*4*4超胞的操作界面

圖5.6-6: Cu的超胞（Cu_Rede_Rede.hzw）結構在Device Studio中的3D顯示

審核編輯 ：李倩