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