Device Studio應(yīng)用實(shí)例之RESCU應(yīng)用

Device Studio（簡(jiǎn)稱：DS）作為鴻之微的材料設(shè)計(jì)與仿真軟件，能夠進(jìn)行電子器件的結(jié)構(gòu)搭建與仿真；能夠進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)和納米器件的建模；能夠生成科研計(jì)算軟件 Nanodcal、Nanoskim、MOMAP、RESCU、DS-PAW、BDF、STEMS、TOPS、PODS、VASP、LAMMPS、QUANTUM ESPRESSO、Gaussian的輸入文件并進(jìn)行存儲(chǔ)和管理；可以根據(jù)用戶需求，將輸入文件傳遞給遠(yuǎn)程或本地的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并控制計(jì)算流程；可以將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化顯示和分析。

本期將介紹Device Studio應(yīng)用實(shí)例之RESCU應(yīng)用實(shí)例的內(nèi)容。

8.4.RESCU實(shí)例

RESCU 是一款僅僅用小型計(jì)算機(jī)就能研究超大體系的KS-DFT計(jì)算軟件。RESCU 是Real Space Electronic Structure CalcUlator（實(shí)空間電子結(jié)構(gòu)計(jì)算程序）的縮寫(xiě)，它的核心是一種全新、極其強(qiáng)大、并行效率超高的KS-DFT自洽計(jì)算方法。

RESCU 可以使用各類計(jì)算機(jī)資源，從筆記本電腦、桌面單機(jī)、到16核、64核、256核、到更大的超算、包括用GPU加速等等，來(lái)計(jì)算包含一千、數(shù)千、上萬(wàn)、乃至更大體系的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。RESCU是解決超大體系KS-DFT問(wèn)題的新方法，正在被應(yīng)用于金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、液體、DNA、1維、2維、3維、表面、分子、磁性、非磁性、雜質(zhì)、固體等不同系統(tǒng)的KS-DFT計(jì)算。

這里以晶體Ni的自洽、能帶、態(tài)密度計(jì)算為例詳細(xì)描述 RESCU 軟件在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，RESCU的功能不僅于此，詳情可參照RESCU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。Device Studio可以生成 RESCU 很多功能計(jì)算的輸入文件，用戶可根據(jù)計(jì)算需要選擇生成。

備注

RESCU已更新最新版本RESCU2020A，強(qiáng)烈建議用戶使用該版本進(jìn)行計(jì)算。

8.4.1.RESCU計(jì)算流程

RESCU在Device Studio中的計(jì)算流程如圖8.4-1所示。

圖8.4-1: RESCU計(jì)算流程

8.4.2.RESCU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，用戶可根據(jù)需要給該項(xiàng)目命名，如本項(xiàng)目命名為RESCU，或采用軟件默認(rèn)項(xiàng)目名。

8.4.3.RESCU導(dǎo)入結(jié)構(gòu)

在Device Studio中導(dǎo)入晶體Ni后的界面如圖8.4-2。在Device Studio中導(dǎo)入晶體Ni的具體操作這里不做詳細(xì)說(shuō)明，用戶可參照導(dǎo)入結(jié)構(gòu)節(jié)內(nèi)容。

圖8.4-2: 導(dǎo)入晶體Ni后的Device Studio圖形界面

8.4.4.RESCU輸入文件的生成

8.4.4.1.RESCU生成自洽計(jì)算輸入文件

在如圖8.4-2所示界面中選中Simulator→RESCU→SCF Calculation，彈出界面如圖8.4-3（a）所示，用戶可根據(jù)所計(jì)算的結(jié)構(gòu)及計(jì)算需要分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type這四個(gè)按鈕合理設(shè)置參數(shù)，之后點(diǎn)擊Generate files即可生成自洽計(jì)算輸入文件。

如生成晶體Ni自洽計(jì)算輸入文件，根據(jù)計(jì)算需要設(shè)置參數(shù)，分別選中Basic settings、Iteration control、Basis set、Spin type設(shè)置參數(shù)分別如圖8.4-3（a）、8.4-3（b）、8.4-3（c）和8.4-3（d）所示，設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成晶體Ni自洽計(jì)算輸入文件scf.input及原子坐標(biāo)文件Atom.xyz。

8.4.4.2.RESCU生成能帶計(jì)算輸入文件

在如圖8.4-2所示界面（即：Device Studio圖形界面）中選中Simulator→RESCU→Analysis，彈出Analysis界面，在界面中雙擊BandStructure，點(diǎn)擊path按鈕彈出Brillouin Zone Path參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置高對(duì)稱點(diǎn)為W-L-G-X-W-K，并點(diǎn)擊Apply如圖8.4-4所示。能帶計(jì)算的參數(shù)設(shè)置如圖8.4-5所示，設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成晶體Ni能帶計(jì)算輸入文件BandStructure.input。

圖8.4-4: Brillouin Zone Path參數(shù)設(shè)置界面

圖8.4-5: 晶體Ni能帶計(jì)算參數(shù)設(shè)置界面

8.4.4.3.RESCU生成態(tài)密度計(jì)算輸入文件

在如圖8.4-2所示界面（即：Device Studio圖形界面）中選中Simulator→RESCU→Analysis，彈出Analysis界面，在界面中雙擊DensityOfStates，并設(shè)置參數(shù)如圖8.4-6所示，設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊Generate files即可生成晶體Ni態(tài)密度計(jì)算輸入文件DensityOfStates.input。

圖8.4-6: 晶體Ni態(tài)密度計(jì)算參數(shù)設(shè)置界面

編輯：黃飛