Device Studio 应用实例

Device Studio （简称：DS）作为鸿之微科技（上海）股份有限公司（简称：鸿之微）研发的多尺度材料设计与仿真平台，可实现材料原子级建模（百万量级）、高性能科学仿真计算、计算任务的监控和管理、数据可视化分析的全过程，从而实现材料设计与科学仿真模拟一体化，极大地促进和提升科研效率，帮助科研工作者解决当今多尺度材料设计与仿真模拟的一系列重要问题。

Device Studio 集成了多种科学计算软件，可满足用户在各个领域的科学仿真计算需求。集成了第一性原理平面波计算软件 DS-PAW，第一性原理量子输运计算软件 Nanodcal，紧束缚模型量子输运计算软件 Nanoskim，第一性原理大体系KS-DFT计算软件 RESCU，量子化学计算软件 BDF，分子发光与输运性质计算软件 MOMAP，材料微观组织演化模拟软件 STEMS ，嵌段共聚物自组装相行为设计软件TOPS，聚合物耗散粒子动力学模拟软件PODS，以及其他主流的科学计算软件，诸如：VASP、LAMMPS、QE、OVITO 、Gaussian、NWChem等。

Device Studio 基于强大的材料设计建模和高性能科学仿真计算能力，可广泛应用于量子器件、人工生物、先进电池、智能照明、存储器等产业中，辅助其在电子材料、合金、生物科技等领域开展材料研发与设计，为光电和集成电路等产业提供专业的技术支撑。

本期将给大家介绍 Device Studio 应用实例 8.1-8.1.3 的内容。

8. 应用实例

8.1. Nanodcal 实例

Nanodcal 是一款基于非平衡格林函数-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，是目前国内唯一一款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。

以 Benzene分子的自洽、本征态计算 为例详细描述 Nanodcal 在Device Studio中的应用。包含创建项目，从建模到计算，到数据的可视化分析整个流程。实际上， Nanodcal 的功能不仅于此，详情可参照 Nanodcal 应用教程或点击对应的紫色或蓝色字体软件名称。Device Studio可以生成 Nanodcal 很多功能计算的输入文件，用户可根据计算需要选择生成。

8.1.1. Nanodcal计算流程

8.1.1.1. Nanodcal自洽计算流程

Nanodcal自洽计算在Device Studio中的流程如图8.1-1所示。

图8.1-1: Nanodcal自洽计算流程

8.1.1.2. Nanodcal本征态计算流程

Nanodcal本征态计算在Device Studio中的流程如图8.1-2所示。

图8.1-2: Nanodcal本征态计算流程

8.1.2. Nanodcal创建项目

双击Device Studio图标快捷方式，登录并启动Device Studio，在创建或打开项目界面中(图5.1-1: 启动软件后选择创建或打开项目的图形界面)，根据界面提示选择创建一个新的项目（ Create a new Project ）或打开一个已经存在的项目（ Open an existing Project ）的按钮，选中之后点击界面中的 OK 按钮即可。若选择创建一个新的项目，用户可根据需要给该项目命名，如本项目命名为 Nanodcal，或采用软件默认项目名。

8.1.3. Nanodcal搭建或导入结构

对于想要搭建的结构，用户可先在Device Studio本地数据库或在线数据库搜索结构是否存在。若存在，找到结构直接导入；若不存在，可将库中的相关结构先导入，在此基础上方便快捷的搭建，也可直接自行搭建。如Benzene分子，该结构在Device Studio本地库中存在，则可在本地库中找到该结构直接导入即可，导入Benzene分子结构后的图形界面如图8.1-3所示。在Device Studio中导入Benzene分子结构操作这里不做详细说明，用户可参照 导入结构 节内容。

图8.1-3: 导入Benzene分子结构后的图形界面