这是本文档旧的修订版!
版本:2016.3
在本教程中,您将学习如何构建原子链器件,并在电极平行和反平行自旋极化两种情况下计算自旋极化透射谱。
您将使用碳原子链以加快计算。碳不具有天然磁性,但当链中的原子间距足够大且不过大时,电子基态实际上是自旋极化的。该系统当然是高度人为的,而这种选择也只是出于说明方的目的。
2.在 Stash,点击 Add New Configuration。用于创建氢原子。
3.选择 3D 视图里的氢原子,利用 Periodic Table 工具将其转变为碳。
4.打开 Bulk Tools Lattice Parameters 工具更改晶格类型为 Simple tetragonal。然后设置晶格常数为 a = 6 Å,c = 2.9 Å。
沿 A 和 B 方向将采用周期性边界条件,因此我们将使用较大的 a = 6 Å 单胞矢量来最小化沿着A和B方向上链重复图像间的静电相互作用。
5.点击 Coordinate Tools Center 使原子位于原胞中心位置。
6.使用 Bulk Tools Repeat 插件在 C 方向上重复该系统 12 次。
7.采用 Device Tools Device from Bulk 插件创建碳链器件。自动建议的电极长度 8.7 Å 已足够,所以只需单击 OK 即可。
现在,您将在对平行自旋的整个器件设置一个 NEGF-DFT 计算,并为该自旋构型计算电子透射谱。
1.在 Builder 的右下角点击 Send to 按钮 将器件构型发送到 Script Generator。
2.设置默认输出文件为 carbon_para.nc
。
3.添加一个 New Calculator 模块到脚本,双击打开。
4.设置 Spin 为 Polarized。交换关联函数将自动转换为 LSDA。
5.添加一个 Initial State 模块,用于定义初始自旋种群。打开并选择 User spin(所有原子现在都最大程度的向上自旋极化)。
6.添加 Analysis ‣ TransmissionSpectrum 模块。对于 1D 碳链,默认的参数就可以满足需求。
7.QuantumATK 的 Python 脚本现在已经准备好了。将其发送到 Job Manager,保存脚本为 carbon_para.py
,然后运行计算,仅耗时几分钟。
请不要关闭 Script Generator 窗口,稍后您将需要用到它。
通过检查 QuantumATK 的 log 文件,注意上/下(DM [U] / DM [D])电子态的种群在所有原子上几乎相同,正如在理想系统中所预期的那样。小的差异主要是由相对较低的默认密度网格截断造成的。
现在您可以在 QuantumATK LabFloor 上获取计算得出的 TransmissionSpectrum 分析数据块。
选择 TransmissionSpectrum,用 Transmission Analyzer 绘制自旋平行透射谱。
绘制了透射光谱向上(浅蓝色)和向下(深蓝色)的自旋成分,它们明显不同:在费米能级处自旋向下透射谱为零,而(无单位的)自旋向上透射为 3。