Nanodcal是一款基于非平衡態格林函數-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，是目前國內擁有自主知識產權的基于第一性原理的輸運軟件。可預測材料的電流 - 電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運性質。

迄今為止，Nanodcal 已成功應用于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、半導體電子器件設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研究的領域。

本期將給大家介紹Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料 5.1-5.1.3的內容。

5. 材料學與化學

5.1. 水分子的 LUMO 軌道可視化

5.1.1. Device Studio構建幾何結構

（1）打開Device Studio，新建目錄Water_LUMO。

（2）從數據庫中導入Water_LUMO，坐標文件Water_LUMO.hzw如下：

（3）建立nanodcal自洽計算所需的輸入文件，如下：

Simulator→Nanodcal→SCF Calculation→Generate file。設置參數，將溫度改為100 K，K點改成1 1 1，然后點擊Generate file。其他參數默認。產生自洽計算的輸入文件scf.input及基組文件H_LDA-DZP.nad，O_LDA-DZP.nad右擊打開open with，可查看，如下。

（4）建立nanodcal計算本征態的輸入文件，如下：

Simulator→Nanodcal→Analysis→EigenStates→->→Generate file。參數默認，產生能帶計算的輸入文件EigenStates.input，同樣，右擊打開open with，可查看，如下：

5.1.2. 自洽計算及本征態計算

（1）連接Nanodcal服務器：在Job Manager所示界面中點擊設置按鈕，彈出MachineOptions界面，在該界面選擇中點擊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，點擊OK按鈕則在MachineOptions界面中添加了裝有Nanodcal的服務器。

（2）自洽計算：在選擇nanodcal服務器后，選中scf.input右擊run后會出現以下界面：

根據計算需要設置參數后點擊save按鈕保存相應的pbs腳本，然后點擊run進行計算。等待計算完畢后點擊Job Manager所示界面中的Action下的下載按鈕下載NanodcalObject.mat文件。

（3）能帶計算：與第2步一樣選中選中EigenStates.input右擊run。等待計算完畢后點擊Job Manager所示界面中的Action下的下載按鈕下載CalculatedResults.mat、EigenStates.fig、EigenStates.dsf文件。

5.1.3. 可視化分析

在Device Studio的Project Explorer區域選中能帶計算結果文件EigenStates.dsf→右擊→Show View，如下圖：

圖 5-3：H2O分子本征態的3D可視化分析界面(LUMO)

（1）Draw Model來選擇從不同平面來觀察本征態的3D可視化分析結果；

（2）可通過改變Isovalue值來改變本征態3D可視化分析的形狀；

（3）可通過滾動鼠標中鍵將3D可視化分析結果放大或縮小；可按住鼠標右鍵，通過拖動鼠標將3D可視化分析結果進行旋轉；

（4）如上圖所示界面中 Export 快捷圖標，彈出導出可視化分析結果的圖形界面，用戶可根據需要選擇圖片的保存路徑和保存格式，并給所保存的圖片命名。

審核編輯 ：李倩