Nanodcal是一款基于非平衡態(tài)格林函數(shù)-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(nèi)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基于第一性原理的輸運軟件?？深A(yù)測材料的電流 - 電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運性質(zhì)。

迄今為止，Nanodcal 已成功應(yīng)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(dǎo)體電子器件設(shè)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(zhì)研究的領(lǐng)域。

本期將給大家介紹Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料 4.3.2-4.3.2.4的內(nèi)容。

4.3.2. 引入自旋的能帶計算

4.3.2.1 自洽計算

(1)點擊Simulator→Nanodcal→SCFCalculation→Generatefile，建立Nanodcal計算所需自洽文件scf.input，C_LDA-DZP.nad（設(shè)置1，2號碳原子為自旋值為0.1，7，7號碳原子為自旋值為-0.1）：

(2)自洽計算：連接服務(wù)器（請參見Device Studio的工具欄中help→help Topic→7.應(yīng)用實例→7.1Nanodcal實例）在選擇服務(wù)器后，選中scf.input右擊run。等待計算完畢后點擊JobManage所示界面中的Action下的下載按鈕下載NanodcalObject.mat文件。

4.3.2.2 能帶計算

（1）在3.2.1自洽計算的基礎(chǔ)上，準備BandStructure的輸入文件，操作如下：

點擊Simulator→Nanodcal→Analysis→BandStructure→Generatefile

（2）計算結(jié)束后，可以通過在DS中打開Simulator→Nanodcal→AnalysisPlot，找到對應(yīng)的BandStructure.xml文件，點擊打開：

圖 4-15：

上圖得出的這個系統(tǒng)沒有總自旋極化，這是非常合理的，因為碳不是磁性的。并且通過繪圖，也可以觀察到在能帶結(jié)構(gòu)中沒有自旋相關(guān)；上下態(tài)是完全簡并的。但是，當存在自旋時，的確對能帶結(jié)構(gòu)有一個極大的影響。之前在X點處的導(dǎo)帶和價帶的簡并被破壞，一個帶隙被打開。

4.3.2.3 EigenStates計算

（1）在3.2.1自洽計算的基礎(chǔ)上，準備EigenStates的輸入文件，操作如下:

點擊Simulator→Nanodcal→Analysis→EigenStates→Generatefile

圖 4-16：不同自旋的(0,0,0)點導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)腅igenStates:

圖 4-17：不同自旋的(0,0,0.35)點導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)腅igenStates:

4.3.2.4 電荷密度計算

（1）在3.2.1自洽計算的基礎(chǔ)上，準備ElectronDensity的輸入文件，操作如下（以G點為例）：

點擊Simulator→Nanodcal→Analysis→ElectronDensity→Generatefile

（2）計算結(jié)束后，可以通過在DS中打開：Simulator→Nanodcal→AnalysisPlot，找到對應(yīng)ElectronDensity.dsf文件，點擊打開：

圖 4-19：(0，0，0)點處spinup的電荷密度