石墨烯納米帶器件：電性質(zhì)

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(yùn)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(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石墨烯和其它1D/2D材料 4.5.4-4.5.8的內(nèi)容。

4.5.4. 透射譜計(jì)算

（1）準(zhǔn)備輸入文件Transmission.input，如下：

（2）在Project窗口中，右擊Transmission.input，Run→Run即開始計(jì)算；

（3）計(jì)算完成后，輸出文件Transmission.xml在DeviceStudio中可視化分析，如圖：

4.5.5. 柵極電壓下的計(jì)算

（1）以柵極電壓-1V為例，電極自洽計(jì)算的輸入文件不變，中心區(qū)自洽計(jì)算的輸入文件scf.input添加下面參數(shù)：

（2）自洽計(jì)算完成后，可以計(jì)算透射譜、電導(dǎo)等，下圖給出的是不同柵極電壓下的透射譜及電導(dǎo)，在大約柵極電位為0.25V時(shí)，電導(dǎo)具有最小值。

4.5.6. 偏壓下的計(jì)算

（1）以施加偏壓1V為例，電極自洽計(jì)算不變，中心區(qū)自洽計(jì)算的輸入文件scf.input修改以下參數(shù)：

（2）在偏壓1V自洽計(jì)算完成的基礎(chǔ)上，施加?xùn)艠O電壓-1V并進(jìn)行自洽計(jì)算，計(jì)算方法與1.5小節(jié)相同。

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

（4）計(jì)算完成后，可以在Matlab中查看數(shù)據(jù)，如下：

（5）通過計(jì)算不同偏壓下的電流，可以繪制I-V曲線，如下：

4.5.7. 熱電流的計(jì)算

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

（2）計(jì)算完成后，生成輸出文件ThermoelectricCurrent.mat，在Matlab中查看數(shù)據(jù)，如下：

（3）固定左電極的溫度300K，右電極的溫度改變，計(jì)算熱電流。下圖給出右電極熱電流與溫度的關(guān)系：

圖 4-37：

4.5.8 溫度依賴的電導(dǎo)

溫度依賴電導(dǎo)對于場效應(yīng)晶體管是典型的：作為溫度函數(shù)的電導(dǎo)的初始降低與由電子隧穿在費(fèi)米能級處產(chǎn)生的大電導(dǎo)有關(guān)。

修改左右電極以及中心區(qū)的輸入文件scf.input的溫度參數(shù)calculation.occupationFunction.temperature，進(jìn)行自洽計(jì)算和電導(dǎo)計(jì)算，計(jì)算方法同上。