Nanodcal是一款基于非平衡態格林函數-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，是目前國內唯一一款擁有自主知識產權的基于第一性原理的輸運軟件。可預測材料的電流 - 電壓特性、電子透射幾率等眾多輸運性質。

迄今為止，Nanodcal 已成功應用于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、半導體電子器件設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研究的領域。

本期將給大家介紹Nanodcal自旋器件1.4-1.4.1的內容。

1.4 金屬納米線非共線自旋計算

電子除了具有電荷的屬性外，還具有內稟自旋角動量，在外磁場中，不僅受洛侖茲力的作用，還通過內稟磁矩和外場發生耦合。將自旋屬性引入半導體器件中，用電子電荷和自旋共同作為信息的載體，將會發展出新一代的器件， 稱為電子自旋器件。這種新的器件利用自旋相關的效應（載流子的自旋和材料的磁學性質相互作用），同時結合標準的半導體技術，將具有非揮發、低功耗、高速和高集成度的優點。本文中對金屬納米線進行共線及非共線的自旋計算，來研究其性質。

本教程的模型結構如下：

圖 1-32:

1.4.1 研究背景

（1）雙擊圖標“Device Studio快捷方式”打開軟件；

（2）選擇Create a new Project→OK→文件名：Ni(111)，保存類型：ProjectFiles(*.hpf)→保存即可；

（3）從數據庫中搜索導入Ni，如下：

File→Import→Import Local，找到文件夾Puremetal→Ni.hzw，點擊打開；

圖 1-33: 導入的Ni原子的結構示意圖

（4）點擊Build→Redefine crystal→face-centered→Build

圖 1-34: Ni原子的面心立方結構

（5）點擊Build→Surface/Slab→Build，(h, k, l)=(1, 1, 1)，Thichness=12.21?

（6）點擊快捷鍵Surface/Slab，重新定義晶格參數：

圖 1-36: 從新定義晶格參數的圖形界面

（7）點擊快捷鍵PeriodicTable添加Ni原子，原子坐標為（1.86888325，1.07900023，14.24249363）；（1.86888325，1.07900023，16.73497391）；（1.86888325，1.07900023，19.22745363）：

圖 1-39: 添加原子界面

（8）選中原子，點擊鏡面對稱快捷鍵Mirror，選擇沿xy面進行鏡面對稱的操作，距離為2.49248 ?，點擊Apply:

圖 1-40: 選中原子的圖形界面

圖 1-41: 鏡面對稱相關的參數設置示意圖

圖 1-42: 鏡面對稱后的結構示意圖

(9)點擊Build→Convert to Device，勾選左右電極，點擊Build:

圖 1-43: 鏡面對稱后的結構示意圖

（10）點擊Simulator→Nanodcal→SCF Calculation→Generate file，建立Nanodcal計算所需文件。