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Materials Studio官方教程:DFTB+——模拟电子输运【2】

已有 2379 次阅读 2021-10-13 12:38 |个人分类:科研干货|系统分类:科研笔记

做计算找华算.png

紧接上文:

Materials Studio官方教程:DFTB+——模拟电子输运【1】

3、设置电子输运计算任务

现在有两个器件结构可用于DFTB+电子输运计算任务。

首先,设置理想纳米带的输运计算。

使得GrapheneWireIdeal.xsd为当前结构。

打开DFTB+ Calculation对话框,在Setup选项卡中从Task下拉列表中选择Electron Transport。单击More...按钮,打开DFTB+ Electron transport对话框。

01.jpg

DFTB+ Electron transport对话框包含电子输运任务的特定设置

勾选计算输运函数Calculate transmission function和计算电势和电荷密度Calculate potential and charge density复选框。

该任务现在将计算电极之间的输运函数,并返回电子电势和电荷密度的数据。

选择Electrodes选项卡。

02.jpg

Electrodes选项卡显示有关电极的信息,并可修改电极的设置。

更改电极的名称。

Electrode(1)的名称更改为源source,将Electrode(2)的名称更改为漏drain。关闭DFTB+ Transport对话框。

电极对象的名称也在3D原子结构文档中修改。

注意:如果使用Properties Explorer更改电极的名称,则电极将使用与新名称相关的所有设置。如果不存在任何设置,将应用默认设置。在DFTB+ Transport对话框上更改名称时,当前设置将与新名称一起使用。

作为计算的一部分,每个电极将被建模为半周期结构,以便计算电荷、电势和费米能级。需要设置用于计算的k点设置。对于二维周期性器件,还需要设置与器件垂直的k点。使用Separation设置可以指定自定义值0.02,这比将Quality设置为Fine能进行更好的采样。

具有开放边界条件的体系由于其自洽收敛往往存在收敛性问题。为了提高收敛性,可减小电荷混合的混合参数。

在DFTB+ Calculation对话框中的Electronic选项卡中,单击More...按钮,打开DFTB+ Electronic Options对话框。

SCC选项卡中,将Max. SCC cycles设置为500Mixing amplitude设置为0.05

k-points选项卡中,选择Separation单选按钮,设置值为0.02 1/Å。关闭对话框。

现在将准备开始输运计算任务。

单击Run按钮。

将显示一个文本文档Status.txt,给出计算的状态。该文本文档将定期更新,直至计算完成,可以辅助指示计算进度。

现在将设置具有中心量子点的纳米带的计算任务。

首先将电极名称更改为源和漏。

使得GrapheneWireQD.xsd为当前文档。打开DFTB+ Transport对话框,在Electrodes选项卡中,将Electrode(1)的名称更改为source,将Electrode(2)的名称更改为drain

由于预计该器件的透射光谱会更复杂,因此应增加输运函数的步数。

在DFTB+ Transport对话框的Setup选项卡上,单击Calculate transmission functionMore...按钮,并将步数Steps设置为401。关闭两个对话框。

现在已准备好启动计算任务。

单击Run按钮并关闭对话框。

4、分析输运函数

当计算结束后,结果返回到Project Explorer中的GrapheneWireIdeal DFTB+ Transport和GrapheneWireQD DFTB+ Transport文件夹。

从菜单栏中选择File | Save Project,然后选择Window | Close All

GrapheneWireIdeal DFTB+ Transport文件夹中双击GrapheneWireIdeal.xsd文件。

现在利用DFTB+ Analysis模块分析结果。

单击Modules工具条上的DFTB+按钮图片,选择Analysis,或从菜单栏中选择Modules | DFTB+ | Analysis

打开DFTB+ Analysis对话框。

03.jpg

从下拉列表中选择Transmission,单击View按钮。


04.jpg

理想导线的输运将具有阶梯状结构,其中输运值等于导线能带结构中空的能带的数量。输运函数的能量是相对于电极的最低化学势绘制的。注意,锯齿形纳米带在费米能级上有一个特征峰。

GrapheneWireQD DFTB+ Transport文件夹中双击GrapheneWireQD.xsd文件,单击DFTB+ Analysis对话框中的View按钮。

将显示有一个量子点的纳米带的输运函数。

05.jpg

注意:如果输运图包含两条曲线(一条对应于漏-源,另一条对应于源-漏),则表明电极结构不对称。在这种情况下,曲线图对应于每个方向上的输运,如果只存在一条曲线,表示两个方向上的输运相同。


量子点使电子散射并产生更复杂的传输运函数。

5、分析电子势

可以进一步了解该结构的电子输运性质。

从列表中选择Electron potential,并取消勾选View isosurface on import复选框。

使得GrapheneWireQD.xsd为当前文档,单击Import按钮。

将电子势场导入到文档。

单击工具栏上Create Slices按钮的下拉箭头图片,然后选择Parallel to A & B axis

单击Color Maps按钮图片打开Color Maps对话框,将范围更改为-0.850.85,并将Spectrum设置为Blue-White-Red

这将沿结构的X和Y平面创建一个切片,其中蓝色为负电位,红色为正电位。

图片

在表面的氢原子具有较大的正电势,而碳原子具有较大的负电势,在中心区域的电势接近于0。

本教程到此结束。

【系列教程】

Materials Studio官方教程:DFTB+——创建DFTB+参数【1】

Materials Studio官方教程:DFTB+——碳纳米管的几何优化

Materials Studio官方教程:Conformers——研究结构-能量之间的关系【1】

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