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。

上一期的教程給大家介紹了Device Studio支持的文件類型及結(jié)構(gòu)建模5.1-5.3的內(nèi)容，本期繼續(xù)介紹Device Studio結(jié)構(gòu)建模5.4-5.6的內(nèi)容。

5.4.晶體建模

對(duì)于晶體建模，用戶可先在本地?cái)?shù)據(jù)庫或在線數(shù)據(jù)庫搜索該結(jié)構(gòu)是否存在，若存在，直接導(dǎo)入；若不存在，可自行構(gòu)建，或?qū)胍粋€(gè)結(jié)構(gòu)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建，具體如何構(gòu)建晶體結(jié)構(gòu)，用戶可根據(jù)需要自行選擇。

以構(gòu)建NaCl晶體結(jié)構(gòu)為例，在如圖5.1-7所示的界面中點(diǎn)擊Build→Crystal，彈出構(gòu)建晶體結(jié)構(gòu)的界面如圖5.4-1所示。

圖5.4-1: 構(gòu)建晶體結(jié)構(gòu)界面

若不知道NaCl晶體的空間群信息，在如圖5.4-1所示的界面中構(gòu)建NaCl晶體結(jié)構(gòu)，則可按照?qǐng)D5.4-2紅色框選部分及箭頭指向所示，一步步填寫或選中對(duì)應(yīng)信息，點(diǎn)擊Preview按鈕在界面右側(cè)區(qū)域預(yù)覽所搭建的結(jié)構(gòu)，該步驟主要用于檢查搭建的結(jié)構(gòu)是否正確，是否是所需結(jié)構(gòu)，之后點(diǎn)擊Build則搭建好NaCl晶體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)文件保存在軟件的項(xiàng)目管理區(qū)域（Project Explorer），同時(shí)可在3D顯示區(qū)域查看到該結(jié)構(gòu)的3D視圖；反之，若在預(yù)覽過程中發(fā)現(xiàn)所搭建的結(jié)構(gòu)不正確，則可在圖5.4-1所示界面中重新搭建。搭建結(jié)構(gòu)過程中，用戶可根據(jù)需要選擇界面中的Display Style，即選中Primitive或Conventional；選擇是否顯示等價(jià)位置原子，即是否勾選Show equivalent atoms。

圖5.4-2: 無空間群信息直接構(gòu)建NaCl晶體操作界面

若知道所搭結(jié)構(gòu)的空間群信息，可更方便快捷的搭建結(jié)構(gòu)，Device Studio支持261種空間群（包含230種空間群和31種擴(kuò)展子群）的選擇。如NaCl晶體的空間群為225FM-3M，知道該信息，在如圖5.4-1所示的界面中構(gòu)建NaCl晶體，則可按照?qǐng)D5.4-3紅色框選部分及箭頭指向所示填寫對(duì)應(yīng)信息進(jìn)行搭建，其余操作與上述不知空間群信息一致，這里不做詳細(xì)說明。對(duì)比圖5.4-2與圖5.4-3可知，知道空間群信息可以更簡(jiǎn)便的搭建晶體結(jié)構(gòu)。

圖5.4-3: 根據(jù)空間群信息構(gòu)建NaCl晶體操作界面

圖5.4-2與圖5.4-3均為搭建NaCl晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，選擇顯示等價(jià)位置原子的結(jié)果，即勾選Show equivalent atoms，若不勾選，其操作界面如圖5.4-4所示，點(diǎn)擊界面中的Build按鈕則搭建好NaCl晶體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)文件保存在軟件的項(xiàng)目管理區(qū)域，同時(shí)其結(jié)構(gòu)的3D視圖顯示在3D顯示區(qū)域，搭建好NaCl晶體結(jié)構(gòu)的界面如圖5.4-5所示。

圖5.4-4: 不顯示等價(jià)位置原子構(gòu)建NaCl晶體操作界面

圖5.4-5: 搭建好NaCl晶體結(jié)構(gòu)的Device Studio界面

5.5.晶體結(jié)構(gòu)的切面/切片

晶體結(jié)構(gòu)的切面/切片，該功能僅在存在晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。以在5.4節(jié)中搭建的NaCl晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行切面/切片搭建Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結(jié)構(gòu)為例，在如圖5.4-5所示界面中點(diǎn)擊Build→Surface/Slab，彈出將NaCl晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行切面/切片的界面如圖5.5-1所示。

圖5.5-1: 將NaCl晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行切面/切片的界面

根據(jù)需要按照?qǐng)D5.5-2中紅色框選部分及箭頭指向所示，在圖5.5-1所示界面中設(shè)置Miller指數(shù)（1 1 1），并在下拉表格中選定Na（0.0000 0.0000 0.0000）原子為切面的起始原子，勾選Slab，點(diǎn)擊Thickness后的“+”號(hào)將Thickness設(shè)置為9.73埃，同時(shí)可在界面右側(cè)區(qū)域預(yù)覽進(jìn)行切面/切片的結(jié)構(gòu)，之后點(diǎn)擊Build則搭建好Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)其結(jié)構(gòu)文件掛載在Device Studio的項(xiàng)目管理區(qū)域，3D視圖顯示在Device Studio的3D顯示區(qū)域，搭建好Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結(jié)構(gòu)的Device Studio界面如圖5.5-3所示。

圖5.5-2: 搭建Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結(jié)構(gòu)的操作界面

圖5.5-3: 搭建好Thickness為9.73埃的NaCl（1 1 1）晶體結(jié)構(gòu)的Device Studio界面

5.6.晶體結(jié)構(gòu)的晶胞重定義

在Device Studio中導(dǎo)入Cu原胞結(jié)構(gòu)后的界面如圖5.6-1所示，點(diǎn)擊界面中的Build→Redefine Crystal，彈出將Cu原胞結(jié)構(gòu)晶體重定義界面如圖5.6-2所示，按照?qǐng)D5.6-3中的紅色框選部分填寫參數(shù)，填寫好參數(shù)后，點(diǎn)擊Preview按鈕則可在界面右側(cè)預(yù)覽擴(kuò)胞后的結(jié)構(gòu)，之后點(diǎn)擊Build按鈕則將Cu原胞擴(kuò)為單胞，同時(shí)其結(jié)構(gòu)文件Cu_Rede.hzw掛載在Device Studio的項(xiàng)目管理區(qū)域，結(jié)構(gòu)的3D視圖在Device Studio的3D顯示區(qū)域如圖5.6-4所示。

圖5.6-1: 導(dǎo)入Cu原胞結(jié)構(gòu)（Cu.hzw）后的Device Studio界面

圖5.6-2: 將Cu原胞結(jié)構(gòu)晶胞重定義界面

圖5.6-3: 將Cu原胞結(jié)構(gòu)擴(kuò)為單胞的操作界面

圖5.6-4: Cu的單胞（Cu_Rede.hzw）結(jié)構(gòu)在Device Studio中的3D顯示

運(yùn)用Device Studio的晶體結(jié)構(gòu)的晶胞重定義功能可以將單胞擴(kuò)為超胞，其操作與將Cu原胞擴(kuò)為單胞的操作一致，以將Cu單胞擴(kuò)為4*4*4的超胞為例，點(diǎn)擊圖5.6-4中的Build→Redefine Crystal，彈出將Cu單胞結(jié)構(gòu)晶胞重定義界面，其操作界面如圖5.6-5所示，按照?qǐng)D5.6-5中的紅色框選部分及箭頭指向所示一步步操作，之后點(diǎn)擊Build按鈕則將Cu單胞擴(kuò)為4*4*4的超胞，同時(shí)其結(jié)構(gòu)文件Cu_Rede_Rede.hzw掛載在Device Studio的項(xiàng)目管理區(qū)域，結(jié)構(gòu)的3D視圖在Device Studio的3D顯示區(qū)域如圖5.6-6所示。

圖5.6-5: 將Cu單胞擴(kuò)為4*4*4超胞的操作界面

圖5.6-6: Cu的超胞（Cu_Rede_Rede.hzw）結(jié)構(gòu)在Device Studio中的3D顯示

審核編輯 ：李倩