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亮點功能7.7-7.9的內容，本期將介紹Device Studio應用實例之Nanodcal應用實例的內容。

8.應用實例

8.1.Nanodcal實例

Nanodcal 是一款基于非平衡格林函數-密度泛函理論（NEGF-DFT）的第一性原理計算軟件，主要用于模擬器件材料中的非線性、非平衡的量子輸運過程，是目前國內唯一一款擁有自主知識產權的基于第一性原理的輸運軟件。可預測材料的電流-電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運性質。

迄今為止，Nanodcal 已成功應用于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、半導體電子器件設計等重要研究課題中，并將逐步推廣到更廣闊的電子輸運性質研究的領域。

以Benzene分子的自洽、本征態(tài)計算為例詳細描述 Nanodcal 在Device Studio中的應用。包含創(chuàng)建項目，從建模到計算，到數據的可視化分析整個流程。實際上，Nanodcal的功能不僅于此，詳情可參照Nanodcal應用教程或點擊對應的紫色或藍色字體軟件名稱。Device Studio可以生成 Nanodcal 很多功能計算的輸入文件，用戶可根據計算需要選擇生成。

8.1.1.Nanodcal計算流程

8.1.1.1.Nanodcal自洽計算流程

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

圖8.1-1: Nanodcal自洽計算流程

8.1.1.2.Nanodcal本征態(tài)計算流程

Nanodcal本征態(tài)計算在Device Studio中的流程如圖8.1-2所示。

圖8.1-2: Nanodcal本征態(tài)計算流程

8.1.2.Nanodcal創(chuàng)建項目

雙擊Device Studio圖標快捷方式，登錄并啟動Device Studio，在創(chuàng)建或打開項目界面中(圖5.1-1: 啟動軟件后選擇創(chuàng)建或打開項目的圖形界面)，根據界面提示選擇創(chuàng)建一個新的項目（Create a new Project）或打開一個已經存在的項目（Open an existing Project）的按鈕，選中之后點擊界面中的OK按鈕即可。若選擇創(chuàng)建一個新的項目，用戶可根據需要給該項目命名，如本項目命名為Nanodcal，或采用軟件默認項目名。

8.1.3.Nanodcal搭建或導入結構

對于想要搭建的結構，用戶可先在Device Studio本地數據庫或在線數據庫搜索結構是否存在。若存在，找到結構直接導入；若不存在，可將庫中的相關結構先導入，在此基礎上方便快捷的搭建，也可直接自行搭建。如Benzene分子，該結構在Device Studio本地庫中存在，則可在本地庫中找到該結構直接導入即可，導入Benzene分子結構后的圖形界面如圖8.1-3所示。在Device Studio中導入Benzene分子結構操作這里不做詳細說明，用戶可參照導入結構節(jié)內容。

圖8.1-3: 導入Benzene分子結構后的圖形界面

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，用戶可根據所計算的結構及計算需要分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type這四個按鈕合理設置參數，之后點擊Generate files即可生成自洽計算輸入文件。

如生成Benzene分子自洽計算輸入文件，根據計算需要設置參數，分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type設置參數分別如圖8.1-4（a）、8.1-4（b）、8.1-4（c）和8.1-4（d）所示，設置好參數后點擊Generate files即可生成Benzene自洽計算輸入文件scf.input。

圖8.1-4(a): Basic settings參數設置界面

圖8.1-4(b): Iteration control參數設置界面

圖8.1-4(c): Basis set參數設置界面

圖8.1-4(d): Spin type參數設置界面

8.1.4.2.Nanodcal生成本征態(tài)計算輸入文件

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，并設置參數如圖8.1-5所示，設置好參數后點擊Generate files即可生成Benzene本征態(tài)計算輸入文件EigenStates.input。

圖8.1-5: Benzene分子本征態(tài)計算參數設置界面