Device Studio （簡(jiǎn)稱(chēng)：DS）作為鴻之微科技（上海）股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：鴻之微）研發(fā)的多尺度材料設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)材料原子級(jí)建模（百萬(wàn)量級(jí)）、高性能科學(xué)仿真計(jì)算、計(jì)算任務(wù)的監(jiān)控和管理、數(shù)據(jù)可視化分析的全過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)與科學(xué)仿真模擬一體化，極大地促進(jìn)和提升科研效率，幫助科研工作者解決當(dāng)今多尺度材料設(shè)計(jì)與仿真模擬的一系列重要問(wèn)題。

Device Studio 集成了多種科學(xué)計(jì)算軟件，可滿(mǎn)足用戶(hù)在各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)仿真計(jì)算需求。集成了第一性原理平面波計(jì)算軟件 DS-PAW，第一性原理量子輸運(yùn)計(jì)算軟件 Nanodcal，緊束縛模型量子輸運(yùn)計(jì)算軟件 Nanoskim，第一性原理大體系KS-DFT計(jì)算軟件 RESCU，量子化學(xué)計(jì)算軟件 BDF，分子發(fā)光與輸運(yùn)性質(zhì)計(jì)算軟件 MOMAP，材料微觀組織演化模擬軟件 STEMS ，嵌段共聚物自組裝相行為設(shè)計(jì)軟件TOPS，聚合物耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬軟件PODS，以及其他主流的科學(xué)計(jì)算軟件，諸如：VASP、LAMMPS、QE、OVITO 、Gaussian、NWChem等。

Device Studio 基于強(qiáng)大的材料設(shè)計(jì)建模和高性能科學(xué)仿真計(jì)算能力，可廣泛應(yīng)用于量子器件、人工生物、先進(jìn)電池、智能照明、存儲(chǔ)器等產(chǎn)業(yè)中，輔助其在電子材料、合金、生物科技等領(lǐng)域開(kāi)展材料研發(fā)與設(shè)計(jì)，為光電和集成電路等產(chǎn)業(yè)提供專(zhuān)業(yè)的技術(shù)支撐。

本期將給大家介紹Device Studio 應(yīng)用實(shí)例8.1-8.1.3的內(nèi)容。

8.應(yīng)用實(shí)例

8.1.Nanodcal實(shí)例

Nanodcal 是一款基于非平衡格林函數(shù)-密度泛函理論（NEGF-DFT）的第一性原理計(jì)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(yùn)過(guò)程，是目前國(guó)內(nèi)唯一一款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于第一性原理的輸運(yùn)軟件?？深A(yù)測(cè)材料的電流-電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運(yùn)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(jì)等重要研究課題中，并將逐步推廣到更廣闊的電子輸運(yùn)性質(zhì)研究的領(lǐng)域。

以Benzene分子的自洽、本征態(tài)計(jì)算為例詳細(xì)描述 Nanodcal 在Device Studio中的應(yīng)用。包含創(chuàng)建項(xiàng)目，從建模到計(jì)算，到數(shù)據(jù)的可視化分析整個(gè)流程。實(shí)際上，Nanodcal的功能不僅于此，詳情可參照Nanodcal應(yīng)用教程或點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的紫色或藍(lán)色字體軟件名稱(chēng)。Device Studio可以生成 Nanodcal 很多功能計(jì)算的輸入文件，用戶(hù)可根據(jù)計(jì)算需要選擇生成。

8.1.1.Nanodcal計(jì)算流程

8.1.1.1.Nanodcal自洽計(jì)算流程

Nanodcal自洽計(jì)算在Device Studio中的流程如圖8.1-1所示。

圖8.1-1: Nanodcal自洽計(jì)算流程

8.1.1.2.Nanodcal本征態(tài)計(jì)算流程

Nanodcal本征態(tài)計(jì)算在Device Studio中的流程如圖8.1-2所示。

圖8.1-2: Nanodcal本征態(tài)計(jì)算流程

8.1.2.Nanodcal創(chuàng)建項(xiàng)目

雙擊Device Studio圖標(biāo)快捷方式，登錄并啟動(dòng)Device Studio，在創(chuàng)建或打開(kāi)項(xiàng)目界面中(圖5.1-1: 啟動(dòng)軟件后選擇創(chuàng)建或打開(kāi)項(xiàng)目的圖形界面)，根據(jù)界面提示選擇創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目（Create a new Project）或打開(kāi)一個(gè)已經(jīng)存在的項(xiàng)目（Open an existing Project）的按鈕，選中之后點(diǎn)擊界面中的OK按鈕即可。若選擇創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目，用戶(hù)可根據(jù)需要給該項(xiàng)目命名，如本項(xiàng)目命名為Nanodcal，或采用軟件默認(rèn)項(xiàng)目名。

8.1.3.Nanodcal搭建或?qū)虢Y(jié)構(gòu)

對(duì)于想要搭建的結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可先在Device Studio本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)或在線數(shù)據(jù)庫(kù)搜索結(jié)構(gòu)是否存在。若存在，找到結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)入；若不存在，可將庫(kù)中的相關(guān)結(jié)構(gòu)先導(dǎo)入，在此基礎(chǔ)上方便快捷的搭建，也可直接自行搭建。如Benzene分子，該結(jié)構(gòu)在Device Studio本地庫(kù)中存在，則可在本地庫(kù)中找到該結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)入即可，導(dǎo)入Benzene分子結(jié)構(gòu)后的圖形界面如圖8.1-3所示。在Device Studio中導(dǎo)入Benzene分子結(jié)構(gòu)操作這里不做詳細(xì)說(shuō)明，用戶(hù)可參照導(dǎo)入結(jié)構(gòu)節(jié)內(nèi)容。

圖8.1-3: 導(dǎo)入Benzene分子結(jié)構(gòu)后的圖形界面