Device Studio器件的自洽计算

Nanodcal是一款基于非平衡态格林函数-密度泛函理论（NEGF - DFT）的第一性原理计算软件，主要用于模拟器件材料中的非线性、非平衡的量子输运过程，是目前国内拥有自主知识产权的基于第一性原理的输运软件。可预测材料的电流 - 电压特性、电子透射几率等众多输运性质。

迄今为止，Nanodcal 已成功应用于1维、2维、3维材料物性、分子电子器件、自旋电子器件、光电流器件、半导体电子器件设计等重要研究课题中，并将逐步推广到更广阔的电子输运性质研究的领域。

本期将给大家介绍Nanodcal半导体器件2.9.3-2.9.6 的内容。

2.9.3. 器件的自洽计算

（1）电极自洽

结构文件、参数文件：scf.input，基组文件：H_LDA-DZP.nad、Si_LDA-SZP-n.mat和Si_LDA-SZP-p.mat，左电极的scf.input文件如下：

右电极的scf.input文件如下：

在Device Studio的Project窗口中，右击scf.input，Run→Run即开始自洽计算；

（2）中心区自洽

在电极自洽完成的基础上，进行中心区自洽，scf.input文件如下：

在Device Studio的Project窗口中，右击scf.input，Run→Run即开始自洽计算；

2.9.4 势分布计算

（1）准备输入文件potential.input，如下：

（2）在Device Studio的Project窗口中，右击potential.input，Run→Run即开始计算；

（3）计算完成后，输出文件CoulombPotential.dsf在Device Studio中进行可视化分析，如图：

图 2-75

2.9.5. 局域态密度计算

（1）准备输入文件DensityOfStates.input如下：

（2）在Device Studio的Project窗口中，右击DensityOfStates.input，Run→Run即开始计算；

（3）计算结束后，输出文件LocalDensityOfStates.txt在Device Studio中进行2D和1D可视化分析，如图：

图 2-76

图 2-77

2.9.6 漏源和栅源电压下的计算

（1）以施加0.05 V的漏源电压为例，中心区自洽计算的输入文件scf.input修改以下参数：

（2）在0.05 V的漏源电压自洽计算完成的基础上，可施加栅源电压，以0.1 V的栅源电压为例，中心区自洽计算的输入文件scf.input修改以下参数：

（3）自洽计算完成后，可以计算电流，准备输入文件ivc.input，如下：

（4）计算结束后，可以在Matlab中查看数据，如下：

（5）另外，通过改变漏源和栅源电压，可以计算一些列的电流。计算完毕后，点击Simulator→Nanodcal→IV plot，选择相对应的文件夹。

（6）下图是在0.05和0.2 V漏源电压下，电流与栅源电压的关系，即I-VG：

图 2-79

审核编辑：彭静