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(jì)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(yùn)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(yùn)軟件。可預(yù)測材料的電流 - 電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運(yùn)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(jì)等重要研究課題中，并將逐步推廣到更廣闊的電子輸運(yùn)性質(zhì)研究的領(lǐng)域。

本期將給大家介紹Nanodcal半導(dǎo)體器件2.6-2.6.2的內(nèi)容。

2.6. 硅 p-n 結(jié)

硅 p-n 結(jié)的模型結(jié)構(gòu)如下：

2.6.1. Device Studio構(gòu)建幾何結(jié)構(gòu)

(1)打開Device Studio，新目錄Si_pn_junction。

(2)從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入數(shù)據(jù)并命名為Si_pn_junction，坐標(biāo)文件如下：

（3）建立nanodcal自洽計(jì)算所需的輸入文件，如下：

Simulator→Nanodcal→SCF Calculation→Generate file。設(shè)置參數(shù)K點(diǎn)改成10 10 1，然后點(diǎn)擊Generate file。其他參數(shù)默認(rèn)。產(chǎn)生自洽計(jì)算的輸入文件scf.input及基組文件Si_VCA_Si0.999Va0.001.mat、Si_VCA_Si1.001，右擊打開open with，可查看，如下。

2.6.2. 自洽計(jì)算

（1）連接Nanodcal服務(wù)器：在Job Manager所示界面中點(diǎn)擊設(shè)置按鈕，彈出MachineOptions界面，在該界面選擇中點(diǎn)擊New按鈕，彈出MachineSet界面，在該界面中填寫Computer Name、HostIp、port、Username、Password等一系列信息，點(diǎn)擊OK按鈕則在MachineOptions界面中添加了裝有Nanodcal的服務(wù)器。

圖 2-36：連接服務(wù)器操作界面

自洽計(jì)算：在選擇nanodcal服務(wù)器后，選中scf.input右擊run后會出現(xiàn)以下界面如圖所示：

圖 2-37：Run界面

根據(jù)計(jì)算需要設(shè)置參數(shù)后點(diǎn)擊save按鈕保存相應(yīng)的pbs腳本，然后點(diǎn)擊run進(jìn)行計(jì)算。等待計(jì)算完畢后點(diǎn)擊Job Manager所示界面中的Action下的下載按鈕下載NanodcalObject.mat文件