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、非平衡的量子輸運過程，是目前國內(nèi)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的基于第一性原理的輸運軟件?？深A(yù)測材料的電流 - 電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運性質(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)計等重要研究課題中，并將逐步推廣到更廣闊的電子輸運性質(zhì)研究的領(lǐng)域。

本期將給大家介紹Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料 4.4-4.4.1.2的內(nèi)容。

4.4. 石墨烯納米帶中的輸運

石墨烯具有簡單規(guī)則的蜂窩狀幾何形狀，因其具有許多優(yōu)異的性能而成為眾多領(lǐng)域爭相研究的熱點。在微電子學器件中，無限片材石墨烯通常需要切割成合適的形狀，常見的有石墨烯納米帶(GNR)。石墨烯納米帶的邊緣需要考慮氫鈍化以滿足所有碳的價電子成鍵，這在有限結(jié)構(gòu)中是必須的。

本教程缺陷Z字形納米帶結(jié)構(gòu)模型如下：

4.4.1. 二維石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)

4.4.1.1. 自洽計算

（1）雙擊圖標DeviceStudio快捷方式打開軟件；

（2）選擇Create a new Project→OK→文件名：GrapheneNanoribbon，保存類型：ProjectFiles(*.hpf)→保存即可；

（3）導(dǎo)入graphene的晶胞：File→Import…→ImportLocal，選取material→2Dmaterials→X-enes→graphene.hzw；

（4）點擊Simulator→Nanodcal→SCFCalculation→Generatefile，設(shè)置參數(shù)并生成自洽計算所需的輸入文件scf.input和基組文件C_PBE-DZP.nad；

（5）在DeviceStudio的Project窗口中，右擊scf.input文件，Run→Run即開始自洽計算。自洽計算結(jié)束后，會產(chǎn)生以下輸出文件：CalculatedResults.mat、log.txt、NanodcalObject.mat、TotalEnergy.mat。

4.4.1.2. 能帶結(jié)構(gòu)的計算

（1）在自洽計算的基礎(chǔ)上，準備輸入文件BandStructure.input，參考如下：

（2）同樣，在DeviceStudio的Project窗口中，右擊BandStructure.input文件，Run→Run即開始能帶計算。

（3）計算結(jié)束后，生成的BandStructure.xml文件可以在DeviceStudio中可視化分析，即：Simulator→Nanodcal→AnalysisPlot，選擇BandStructure.xml文件打開；

圖 4-2：