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石墨烯中自旋分辨的Bloch態介紹

鴻之微 ? 來源:鴻之微 ? 作者:鴻之微 ? 2022-10-20 14:55 ? 次閱讀

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 4.3.2-4.3.2.4的內容。

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):

7bff1b72-4f90-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

(2)自洽計算:連接服務器(請參見Device Studio的工具欄中help→help Topic→7.應用實例→7.1Nanodcal實例)在選擇服務器后,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自洽計算的基礎上,準備BandStructure的輸入文件,操作如下:

點擊Simulator→Nanodcal→Analysis→BandStructure→Generatefile

7cdbed9a-4f90-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

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

7d03ea02-4f90-11ed-a3b6-dac502259ad0.png圖 4-15:

上圖得出的這個系統沒有總自旋極化,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構中沒有自旋相關;上下態是完全簡并的。但是,當存在自旋時,的確對能帶結構有一個極大的影響。之前在X點處的導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自洽計算的基礎上,準備EigenStates的輸入文件,操作如下:

點擊Simulator→Nanodcal→Analysis→EigenStates→Generatefile

7d3244ba-4f90-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

圖 4-16:不同自旋的(0,0,0)點導帶底和價帶頂的EigenStates:

7d662168-4f90-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

圖 4-17:不同自旋的(0,0,0.35)點導帶底和價帶頂的EigenStates:

4.3.2.4 電荷密度計算

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

點擊Simulator→Nanodcal→Analysis→ElectronDensity→Generatefile

7ddd6340-4f90-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

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

7dff741c-4f90-11ed-a3b6-dac502259ad0.png圖 4-19:(0,0,0)點處spinup的電荷密度

審核編輯:彭靜
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原文標題:產品教程|Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料(石墨烯中自旋分辨的Bloch態02)

文章出處:【微信號:hzwtech,微信公眾號:鴻之微】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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