Device Studio器件的自洽計(jì)算

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(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)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。

本期將給大家介紹Nanodcal半導(dǎo)體器件2.9.3-2.9.6 的內(nèi)容。

2.9.3. 器件的自洽計(jì)算

（1）電極自洽

結(jié)構(gòu)文件、參數(shù)文件：scf.input，基組文件：H_LDA-DZP.nad、Si_LDA-SZP-n.mat和Si_LDA-SZP-p.mat，左電極的scf.input文件如下：

右電極的scf.input文件如下：

在Device Studio的Project窗口中，右擊scf.input，Run→Run即開(kāi)始自洽計(jì)算；

（2）中心區(qū)自洽

在電極自洽完成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行中心區(qū)自洽，scf.input文件如下：

在Device Studio的Project窗口中，右擊scf.input，Run→Run即開(kāi)始自洽計(jì)算；

2.9.4 勢(shì)分布計(jì)算

（1）準(zhǔn)備輸入文件potential.input，如下：

（2）在Device Studio的Project窗口中，右擊potential.input，Run→Run即開(kāi)始計(jì)算；

（3）計(jì)算完成后，輸出文件CoulombPotential.dsf在Device Studio中進(jìn)行可視化分析，如圖：

圖 2-75

2.9.5. 局域態(tài)密度計(jì)算

（1）準(zhǔn)備輸入文件DensityOfStates.input如下：

（2）在Device Studio的Project窗口中，右擊DensityOfStates.input，Run→Run即開(kāi)始計(jì)算；

（3）計(jì)算結(jié)束后，輸出文件LocalDensityOfStates.txt在Device Studio中進(jìn)行2D和1D可視化分析，如圖：

圖 2-76

圖 2-77

2.9.6 漏源和柵源電壓下的計(jì)算

（1）以施加0.05 V的漏源電壓為例，中心區(qū)自洽計(jì)算的輸入文件scf.input修改以下參數(shù)：

（2）在0.05 V的漏源電壓自洽計(jì)算完成的基礎(chǔ)上，可施加?xùn)旁措妷?，?.1 V的柵源電壓為例，中心區(qū)自洽計(jì)算的輸入文件scf.input修改以下參數(shù)：

（3）自洽計(jì)算完成后，可以計(jì)算電流，準(zhǔn)備輸入文件ivc.input，如下：

（4）計(jì)算結(jié)束后，可以在Matlab中查看數(shù)據(jù)，如下：

（5）另外，通過(guò)改變漏源和柵源電壓，可以計(jì)算一些列的電流。計(jì)算完畢后，點(diǎn)擊Simulator→Nanodcal→IV plot，選擇相對(duì)應(yīng)的文件夾。

（6）下圖是在0.05和0.2 V漏源電壓下，電流與柵源電壓的關(guān)系，即I-VG：

圖 2-79