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半导体器件2.9.3-2.9.6 的内容。
2.9.3. 器件的自洽计算
(1)电极自洽
结构文件、参数文件: scf.input ,基组文件: H_LDA-DZP.nad 、 Si_LDA-SZP-n.mat 和 Si_LDA-SZP-p.mat ,左电极的 scf.input 文件如下:
右电极的 scf.input 文件如下:
在Device Studio的 Project 窗口中,右击 scf.input , Run → Run 即开始自洽计算;
(2)中心区自洽
在电极自洽完成的基础上,进行中心区自洽, scf.input 文件如下:
在Device Studio的 Project 窗口中,右击 scf.input , Run → Run 即开始自洽计算;
2.9.4 势分布计算
(1)准备输入文件 potential.input ,如下:
(2)在Device Studio的 Project 窗口中,右击 potential.input , Run → Run 即开始计算;
(3)计算完成后,输出文件 CoulombPotential.dsf 在Device Studio中进行可视化分析,如图:
图 2-75
2.9.5. 局域态密度计算
(1)准备输入文件 DensityOfStates.input 如下:
(2)在Device Studio的 Project 窗口中,右击 DensityOfStates.input , Run → Run 即开始计算;
(3)计算结束后,输出文件 LocalDensityOfStates.txt 在Device Studio中进行 2D 和 1D 可视化分析,如图:
图 2-76
图 2-77
2.9.6 漏源和栅源电压下的计算
(1)以施加 0.05 V 的漏源电压为例,中心区自洽计算的输入文件 scf.input 修改以下参数:
(2)在 0.05 V 的漏源电压自洽计算完成的基础上,可施加栅源电压,以 0.1 V 的栅源电压为例,中心区自洽计算的输入文件 scf.input 修改以下参数:
(3)自洽计算完成后,可以计算电流,准备输入文件 ivc.input ,如下:
(4)计算结束后,可以在Matlab中查看数据,如下:
(5)另外,通过改变漏源和栅源电压,可以计算一些列的电流。计算完毕后,点击 Simulator → Nanodcal → IV plot ,选择相对应的文件夹。
(6)下图是在0.05和0.2 V漏源电压下,电流与栅源电压的关系,即I-VG:
图 2-79
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