AIOps 一场颠覆传统运维的盛筵
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2023-01-18
基于Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料的结构
本期将给大家介绍Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料 4.1.1-4.1.2.3的内容。
4. 石墨烯和其它1D/2D材料
4.1. 完美石墨烯和二硫化钼片层的透射谱
4.1.1. 简介
在Nanodcal中,可以利用一种简单方法来计算一个完美周期性体系的透射谱。这种方法并不需要像处理非完美体系时设置很具体的器件构型,如电极,电极延伸区和散射区等。在这个例子中,你将看到怎样计算一个完美的周期性二维片层的透射谱。第一个计算实例是我们熟知的石墨烯;第二个实例是单层MoS2,相比石墨烯来说晶胞结构相对复杂。
对于一个完美的周期结构,其透射谱原则上是其电子能带结构每个能级上所有模式的累加求和。在一维体系中,你可以手动求和;但对于二维体系,我们必须在求解其电子结构时考虑如何对布里渊区进行合理的分割。
需要说明的是:在Device Studio中,计算透射谱和计算能带结构的方法是一样的。因此,在使用时都将遵循相同的规则:晶胞必须是类电极结构的,即晶胞的A和B矢量必须同时垂直于C(C平行于Z方向);请记住,在C方向上你不需要重复晶胞;你可以利用尽可能小的晶胞。
4.1.2. 石墨烯
4.1.2.1. Device Studio构建几何结构
现在,我们开始计算石墨烯。你的第一个任务是将六方的晶胞转变为正交的晶胞。
(1)打开Device Studio,新建目录graphene。
(2)从数据库中导入graphene,坐标文件graphene.hzw如下:
(3)建立nanodcal自洽计算所需的输入文件,如下:
其他参数默认。产生自洽计算的输入文件scf.input,右击打开open with,可查看,如下。
(4)建立nanodcal计算能带的输入文件,如下:
Simulator→Nanodcal→Analysis→BandStructure→->→Generate file。参数默认,产生能带计算的输入文件BandStructure.input,同样,右击打开open with,可查看,如下:
4.1.2.2. 自洽计算及能带计算
计算时可以选择本机(小体系),也可以选择nanodcal服务器(大体系)。本例以graphene、MoSe2分别选择本机和服务器计算,操作如下:
1 本机计算:
图 4-1:MachineOptions界面
(2)自洽计算:选中scf.input右击run。
(3)能带计算:选中BandStructure.input右击run。
2 Nanodcal服务器计算:
图 4-2:连接服务器操作界面
(2)自洽计算:在选择nanodcal服务器后,选中scf.input右击run后会出现以下界面:
(3)能带计算:与第2步一样选中选中BandStructure.input右击run。等待计算完毕后下载CalculatedResults.mat、BandStructure.fig文件。
4.1.2.3. 可视化分析
在Device Studio的Project Explorer区域选中能带计算结果文件BandStructure.fig→右击→Show View,弹出能带可视化分析界面如图4-4、4-5所示。
(1)graphene
图 4-4:graphene的能带图可视化分析界面
观察能带结构,正如与所选择参数期望一般,你可以看到在费米能级附近有一个完美的能带。高对称K点是非常清晰的,它出现在Γ点和Z点之间(虽然没有字母标示)。在这里我们指出:由于我们使用的是超胞,所以布里渊区是折叠的。
(2)MoS2
上图所示的是利用LDA方法计算获得的六方MoS2单层结构的能带结构(目的是避免由于构建正交超胞结构所产生的能带折叠效应)。我们可以清晰的发现,MoS2单层是直接带隙结构,带隙值约为* eV(在K点)
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