Device Studio应用实例之Nanoskim应用实例

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应用实例之Nanoskim应用实例上半部分的内容，本期将介绍Device Studio应用实例之Nanoskim应用实例下半部分的内容。

8.5.4. Nanoskim输入文件的生成

8.5.4.1. Nanoskim生成准备文件

在如图8.5-2所示界面中选中 Simulator → Nanoskim → Preparation，弹出界面如图8.5-3（a）所示，用户可根据所计算的结构及计算需要分别选中 Hamiltonian、Bandstructure 这2个按钮合理设置参数，之后点击 Generate files 即可生成准备文件。

如生成纯硅器件结构的准备文件，分别选中 Hamiltonian、Bandstructure 设置参数分别如图8.5-3（a）、8.5-3（b）所示，设置好参数后点击 Generate files即可生成纯硅器件结构的准备文件 Structure.input 、 Hamiltonian.input 、 BandStructure.input。

8.5.4.2. Nanoskim生成自洽输入文件

在如图8.5-2所示界面（即：Device Studio图形界面）中选中 Simulator → Nanoskim → SCf Calculation，弹出SCf Calculation界面，在界面中分别选中 Basis settings 、Contour integral、Boundary conditions 设置参数分别如图8.5-4（a）、8.5-4（b）、8.5-4（c）所示，设置好参数后点击 Generate files 即可生成纯硅器件结构自洽的输入文件 SCF.input。

备注

本算例生成自洽输入文件均采用的Device Studio的默认参数，实际计算过程中用户通过 Nanoskim 快速使用说明手册 了解各参数的详细意义，从而根据计算需要合理设置参数。若想详细了解 Nanoskim ，点击对应紫色或蓝色字体软件名称，或发送邮件到邮箱 [e-mail] 咨询。

图8.5-4(a)

图8.5-4(b)

图8.5-4(c)

8.5.4.3. Nanoskim生成电流、电子透射谱输入文件

在如图8.5-2所示界面（即：Device Studio图形界面）中选中 Simulator → Nanoskim → Analysis，弹出Post Analysis界面，在界面中先双击 Transmission，再双击 IVcurve，并设置参数如图8.5-5所示，设置好参数后点击 Generate files 即可生成纯硅器件结构电流、电子透射谱输入文件 IVcurve.input 和 Transmission.input。

备注

在Post Analysis界面左侧双击 Transmission，会发现不需要设置相关参数，属于正常现象，Device Studio已自动设置好相关参数。在双击 IVcurve 之前一定要先双击 Transmission。

图8.5-5: 纯硅器件结构电流、电子透射谱输入文件参数设置界面

8.5.5. Nanoskim计算

8.5.5.1. Hamiltonian计算

生成Nanoskim计算各个输入文件后的Device Studio界面如图8.5-6所示。以纯硅器件结构的Hamiltonian计算为例，在如图8.5-6所示界面中，Device Studio的Project Explorer区域选中 Hamiltonian.input → 右击 → Run，弹出Run界面如图8.4-7(图8.4-7: Run界面)所示，点击界面中的 Run 按钮则可进行纯硅器件结构的Hamiltonian计算，在计算过程中，用户可在Device Studio的Job Manager区域查看计算状态。当计算任务处于排队中、计算中和计算完成时，Status 分别为Queued、Running、Finished。计算完成后，在Device Studio的Project Explorer区域选中 Hamiltonian.input → 右击 → Open Containing Folder 则找到 Hamiltonian.input 文件在本地电脑中的存储位置，并且可看到纯硅器件结构的Hamiltonian计算的结果文件 Hresult.mat，该文件在 IVSource 文件夹内。

图8.5-6: 生成Nanoskim计算各个输入文件后的Device Studio界面

8.5.5.2. BandStructure计算

BandStructure计算需调用Hamiltonian计算的结果，故需先做Hamiltonian计算，再做BandStructure计算。本算例已经做过Hamiltonian计算，则直接调用Hamiltonian计算结果做BandStructure计算即可。在Device Studio的Project Explorer区域选中 Bandstructure.input → 右击 → Run，弹出Run界面如图8.4-7(图8.4-7: Run界面)所示，点击界面中的 Run 按钮则可进行纯硅器件结构的能带计算。计算完成后，在Device Studio的Project Explorer区域选中 Bandstructure.input → 右击 → Open Containing Folder 则找到 Bandstructure.input 文件在本地电脑中的存储位置，并且可看到纯硅器件结构的能带计算的结果文件 BSresult.mat 和  BSresult.txt ，这2个文件都在 IVSource 文件夹内。

备注

Nanoskim的计算较为复杂，顺序为 Hamiltonian.input → Bandstructure.input → IVcurve.input，IVcurve.input 文件运行完成后，会在与IVSource文件夹同一目录下生成一系列 VD=##_VG=## 文件夹。如 VD=0.1__VG=0 文件夹下的一系列输入文件如下图所示，对于该文件夹下的各输入文件的运行这里不做详细说明，用户可参考 Nanoskim 快速使用说明手册，或发送邮件到邮箱 [e-mail] 咨询。

8.5.6. Nanoskim计算结果的可视化分析

在如图8.5-6所示界面（即：Device Studio图形界面）的Project Explorer区域选中 BSresult.txt → 右击 → Show View，则弹出 Nanoskim 能带的可视化分析界面如图8.5-7所示。用户可根据需要调节坐标轴的取值范围；可通过滚动鼠标中键将可视化分析结果放大或缩小；可根据需要编辑坐标轴标注和标题，选择字体的大小和类型。选中如图8.5-6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，用户可根据需要设置导出图片的大小，选择图片的保存路径和保存格式，并给所保存的图片命名。

图8.5-7: Nanoskim能带的可视化分析界面

亦可在Device Studio图形界面中选中 Simulator → Nanoskim → Analysis Plot，弹出导入能带结果文件的图形界面，在界面中找到 BSresult.txt 文件并选中，点击 打开 按钮即可弹出 Nanoskim 能带的可视化分析界面。

审核编辑 ：李倩