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石墨烯和其它1D/2D材料 4.5-4.5.1的內容。

4.7. 碳納米管的熱電效應

雖然原子核的質量幾乎對原子的電子性質沒有影響（至少在玻恩-奧本海默近似下），但是不同的同位素有不同的熱導性質。尤其是在 [1~3]中，同位素摻雜對一維納米結構和納米管的性質產生了很重要的影響。因此，研究碳納米管的部分發生同位素取代后熱導性質的變化是非常有趣的 [4]。在本教程中，你將研究環狀 14C 摻雜對碳納米管的影響，尤其需要計算電子透射譜、聲子透射譜、熱導和熱電優值ZT。

本教程碳納米管的模型結構如下：

4.7.1 DeviceStudio構建幾何結構

(1)打開DeviceStudio，新建目錄CNT。

(2)從數據庫中導入CNT，并修改名稱為electron_CNT，坐標文件如下：

(3)擴抱3倍，點擊Build→Redefine Crystal→Build,并修改名稱phonon_CNT如下圖所示：

圖 4-43：CNT擴抱界面圖

(4)建立nanodcal聲子自洽計算所需的輸入文件,(用擴胞后的結構)如下：

Simulator→Nanodcal→SCFCalculation→Generatefile。設置參數K點改成1 1 3，然后點擊Generatefile。其他參數默認。產生自洽計算的輸入文件scf.input及基組文件C_LDA-DZP.nad右擊打開openwith，可查看，如下。

4.7.2 電子自洽及能帶計算

自洽計算：連接服務器（請參見Device Studio的工具欄中 help → help Topic → 7.應用實例 → 7.1Nanodcal實例）在選擇服務器后，選中scf.input右擊run。等待計算完畢后點擊JobManager所示界面中的Action下的下載按鈕下載NanodcalObject.mat文件。

能帶計算：

（1）準備nanodcal計算聲子譜的輸入文件，如下：

Simulator→Nanodcal→Analysis→BandStructure→Generatefile。參數默認，產生能帶計算的輸入文件BandStructure.input，如下：

（2）與自洽計算一樣選中BandStructure.input右擊run。等待計算完畢后點擊JobManager所示界面中的Action下的下載按鈕下載BandStructure.mat、BandStructure.fig、BandStructure.xml文件。

（3）可視化：在DeviceStudio的ProjectExplorer區域選中計算結果文件BandStructure.xml→右擊→ShowView，如下圖：