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。可預(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半導(dǎo)體器件3.1.2.1-3.1.2.3的內(nèi)容。

3.1.2. 非平衡態(tài)計算

3.1.2.1. 自洽計算

在平衡態(tài)的中心區(qū)目錄下建立1.6v的偏壓自洽輸入文件，進行非平衡態(tài)的自洽計算，計算步驟見1.1.2.3中心區(qū)自洽計算步驟。nscf.input文件如下：

等待計算完畢后點擊jobManager所示界面中的Action下的下載按鈕下載NanodcalObject.mat文件。

3.1.2.2. IV曲線計算

（1）建立nanodcal計算IV曲線的輸入文件，如下：

Simulator→Nanodcal→Analysis→IVcurve→->→Generatefile。

參數(shù)默認，產(chǎn)生能帶計算的輸入文件IVcurve.input，同樣，右擊打開open with，可查看，如下：

（2）IV曲線計算：與自洽計算步驟一樣，選中IVcurve.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CurrentVoltageCurves.mat、CurrentVoltageCurves.fig、CurrentVoltageCurves.xml文件。

（3）依次對偏壓0.2V，0.4V，0.6V，0.8V，1.6V，-0.2V，-0.4V的體系進行電流計算，算出數(shù)據(jù)如下：

3.1.2.3. 投影局域態(tài)密度計算

（1）在中心區(qū)的計算目錄下準備輸入文件：DensityOfStates.input,Simulator→Nanodcal→Analysis→DensityOfStates→->→Generatefile。參數(shù)設(shè)置如下：

（2）連接Nanodcal服務(wù)器計算：見1.2.1.1做電極的自洽計算。

根據(jù)計算需要設(shè)置節(jié)點等參數(shù)后點擊save按鈕保存相應(yīng)的pbs腳本，然后點擊run進行計算。

等待計算完畢后點擊JobManager所示界面中的Action下的下載按鈕下載DensityOfStates.mat、DensityOfStates.fig、DensityOfStates.xml文件。

（3）可視化

在DeviceStudio的ProjectExplorer區(qū)域選中計算結(jié)果文件DensityOfStates.xml→右擊→ShowView，如下圖：

圖 3-12：

和零偏壓相比，-1.5 eV處的共振分裂成了兩個，分別位于-0.8和-2 eV，這個現(xiàn)象在透射譜上也可以看到。此外，我們還可以注意到-0.8的峰接近右側(cè)電極，-2.0 eV處的峰接近左側(cè)電極。這種分裂來源于分子區(qū)域的電勢降落（有外加偏壓時）。