Device Studio（簡(jiǎn)稱(chēng)：DS）作為鴻之微的材料設(shè)計(jì)與仿真軟件，能夠進(jìn)行電子器件的結(jié)構(gòu)搭建與仿真；能夠進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)和納米器件的建模；能夠生成科研計(jì)算軟件 Nanodcal、Nanoskim、MOMAP、RESCU、DS-PAW、BDF、STEMS、TOPS、PODS、VASP、LAMMPS、QUANTUM ESPRESSO、Gaussian的輸入文件并進(jìn)行存儲(chǔ)和管理；可以根據(jù)用戶需求，將輸入文件傳遞給遠(yuǎn)程或本地的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并控制計(jì)算流程；可以將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化顯示和分析。

上一期的教程給大家介紹了Device Studio應(yīng)用實(shí)例之Nanoskim應(yīng)用實(shí)例上半部分的內(nèi)容，本期將介紹Device Studio應(yīng)用實(shí)例之Nanoskim應(yīng)用實(shí)例下半部分的內(nèi)容。

8.5.4.Nanoskim輸入文件的生成

8.5.4.1.Nanoskim生成準(zhǔn)備文件

在如圖8.5-2所示界面中選中Simulator→Nanoskim→Preparation，彈出界面如圖8.5-3（a）所示，用戶可根據(jù)所計(jì)算的結(jié)構(gòu)及計(jì)算需要分別選中Hamiltonian、Bandstructure這2個(gè)按鈕合理設(shè)置參數(shù)，之后點(diǎn)擊Generate files即可生成準(zhǔn)備文件。

如生成純硅器件結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備文件，分別選中Hamiltonian、Bandstructure設(shè)置參數(shù)分別如圖8.5-3（a）、8.5-3（b）所示，設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成純硅器件結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備文件Structure.input、Hamiltonian.input、BandStructure.input。

8.5.4.2.Nanoskim生成自洽輸入文件

在如圖8.5-2所示界面（即：Device Studio圖形界面）中選中Simulator→Nanoskim→SCf Calculation，彈出SCf Calculation界面，在界面中分別選中Basis settings、Contour integral、Boundary conditions設(shè)置參數(shù)分別如圖8.5-4（a）、8.5-4（b）、8.5-4（c）所示，設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成純硅器件結(jié)構(gòu)自洽的輸入文件SCF.input。

備注

本算例生成自洽輸入文件均采用的Device Studio的默認(rèn)參數(shù)，實(shí)際計(jì)算過(guò)程中用戶通過(guò)Nanoskim快速使用說(shuō)明手冊(cè)了解各參數(shù)的詳細(xì)意義，從而根據(jù)計(jì)算需要合理設(shè)置參數(shù)。若想詳細(xì)了解 Nanoskim ，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)紫色或藍(lán)色字體軟件名稱(chēng)，或發(fā)送郵件到郵箱 support@hzwtech.com 咨詢。

圖8.5-4(a)

圖8.5-4(b)

圖8.5-4(c)

8.5.4.3.Nanoskim生成電流、電子透射譜輸入文件

在如圖8.5-2所示界面（即：Device Studio圖形界面）中選中Simulator→Nanoskim→Analysis，彈出Post Analysis界面，在界面中先雙擊Transmission，再雙擊IVcurve，并設(shè)置參數(shù)如圖8.5-5所示，設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成純硅器件結(jié)構(gòu)電流、電子透射譜輸入文件IVcurve.input和Transmission.input。

備注

在Post Analysis界面左側(cè)雙擊Transmission，會(huì)發(fā)現(xiàn)不需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)，屬于正常現(xiàn)象，Device Studio已自動(dòng)設(shè)置好相關(guān)參數(shù)。在雙擊IVcurve之前一定要先雙擊Transmission。

圖8.5-5: 純硅器件結(jié)構(gòu)電流、電子透射譜輸入文件參數(shù)設(shè)置界面

8.5.5.Nanoskim計(jì)算

8.5.5.1.Hamiltonian計(jì)算

生成Nanoskim計(jì)算各個(gè)輸入文件后的Device Studio界面如圖8.5-6所示。以純硅器件結(jié)構(gòu)的Hamiltonian計(jì)算為例，在如圖8.5-6所示界面中，Device Studio的Project Explorer區(qū)域選中Hamiltonian.input→ 右擊 →Run，彈出Run界面如圖8.4-7(圖8.4-7: Run界面)所示，點(diǎn)擊界面中的Run按鈕則可進(jìn)行純硅器件結(jié)構(gòu)的Hamiltonian計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中，用戶可在Device Studio的Job Manager區(qū)域查看計(jì)算狀態(tài)。當(dāng)計(jì)算任務(wù)處于排隊(duì)中、計(jì)算中和計(jì)算完成時(shí)，Status 分別為Queued、Running、Finished。計(jì)算完成后，在Device Studio的Project Explorer區(qū)域選中Hamiltonian.input→ 右擊 →Open Containing Folder則找到Hamiltonian.input文件在本地電腦中的存儲(chǔ)位置，并且可看到純硅器件結(jié)構(gòu)的Hamiltonian計(jì)算的結(jié)果文件Hresult.mat，該文件在IVSource文件夾內(nèi)。

圖8.5-6: 生成Nanoskim計(jì)算各個(gè)輸入文件后的Device Studio界面

8.5.5.2.BandStructure計(jì)算

BandStructure計(jì)算需調(diào)用Hamiltonian計(jì)算的結(jié)果，故需先做Hamiltonian計(jì)算，再做BandStructure計(jì)算。本算例已經(jīng)做過(guò)Hamiltonian計(jì)算，則直接調(diào)用Hamiltonian計(jì)算結(jié)果做BandStructure計(jì)算即可。在Device Studio的Project Explorer區(qū)域選中Bandstructure.input→ 右擊 →Run，彈出Run界面如圖8.4-7(圖8.4-7: Run界面)所示，點(diǎn)擊界面中的Run按鈕則可進(jìn)行純硅器件結(jié)構(gòu)的能帶計(jì)算。計(jì)算完成后，在Device Studio的Project Explorer區(qū)域選中Bandstructure.input→ 右擊 →Open Containing Folder則找到Bandstructure.input文件在本地電腦中的存儲(chǔ)位置，并且可看到純硅器件結(jié)構(gòu)的能帶計(jì)算的結(jié)果文件BSresult.mat和BSresult.txt，這2個(gè)文件都在IVSource文件夾內(nèi)。

備注

Nanoskim的計(jì)算較為復(fù)雜，順序?yàn)镠amiltonian.input→Bandstructure.input→IVcurve.input，IVcurve.input文件運(yùn)行完成后，會(huì)在與IVSource文件夾同一目錄下生成一系列VD=##_VG=##文件夾。如VD=0.1__VG=0文件夾下的一系列輸入文件如下圖所示，對(duì)于該文件夾下的各輸入文件的運(yùn)行這里不做詳細(xì)說(shuō)明，用戶可參考Nanoskim快速使用說(shuō)明手冊(cè)，或發(fā)送郵件到郵箱support@hzwtech.com 咨詢。

8.5.6.Nanoskim計(jì)算結(jié)果的可視化分析

在如圖8.5-6所示界面（即：Device Studio圖形界面）的Project Explorer區(qū)域選中BSresult.txt→ 右擊 →Show View，則彈出 Nanoskim 能帶的可視化分析界面如圖8.5-7所示。用戶可根據(jù)需要調(diào)節(jié)坐標(biāo)軸的取值范圍；可通過(guò)滾動(dòng)鼠標(biāo)中鍵將可視化分析結(jié)果放大或縮小；可根據(jù)需要編輯坐標(biāo)軸標(biāo)注和標(biāo)題，選擇字體的大小和類(lèi)型。選中如圖8.5-6所示界面中Export快捷圖標(biāo)，彈出導(dǎo)出可視化分析結(jié)果的圖形界面，用戶可根據(jù)需要設(shè)置導(dǎo)出圖片的大小，選擇圖片的保存路徑和保存格式，并給所保存的圖片命名。

圖8.5-7: Nanoskim能帶的可視化分析界面

亦可在Device Studio圖形界面中選中Simulator→Nanoskim→Analysis Plot，彈出導(dǎo)入能帶結(jié)果文件的圖形界面，在界面中找到BSresult.txt文件并選中，點(diǎn)擊打開(kāi)按鈕即可彈出 Nanoskim 能帶的可視化分析界面。

審核編輯 ：李倩