这是本文档旧的修订版！
QuantumATK-SE中的DFTB模型
本教程的目的是向您展示如何在 ATK-SE 中实现在基于密度泛函的紧束缚（DFTB）模型[1][2]中安装新参数集。
ATK 附带了 CP2K 和 Hotbit 合作的 Slater-Koster 参数文件，用于半经验 DFTB 模型。本教程将介绍如何从 DFTB 网站下载其他参数并安装，使它们作为 ATK 的本机部分工作。
安装参数以后，它们就可以用于构建分子、块体和器件系统。在本教程中，您将首先下载并安装 DFTB 参数集，然后学习如何使用 Slater-Koster 计算器计算自旋极化块体系统的性质。
注意
您将主要使用图形用户界面的 QuantumATK 进行设置和分析结果。如果您不熟悉 QuantumATK，我们建议您先阅读一些 QuantumATK 教程。
本教程的基础计算引擎是 ATK-SE，为 QuantumATK 的半经验部分。有关所有参数的完整说明，以及在许多情况下对其物理相关性的详细讨论，请参见 ATK Reference Manual。
为运行本教程并采用 ATK 中通常使用的半经验模型，您必须拥有 ATK-SE 的许可。如果您没有，可以通过网站联系我们获取限时的演示许可：Contact QuantumWise。
安装 DFTB 参数
获取 DFTB 的许可
dftb.org 网站上有许多 DFTB 方法中可以与 ATK-SE 一起使用的参数。为下载参数，您需要填写他们的注册表。完成注册后，您将收到网站的用户名和密码。
下载参数
在 DFTB 的下载页面上，您可以看到不同 DFTB 参数集的概述。主要部分是名称为“mio”、“pbc”和“matsci”的参数集，“mio”集可以通过下面进一步列出的大量专业集进一步扩展。该页面还列出了使用参数集时必须参考的论文。
登录 dftb.org 并下载您感兴趣的参数集。下载的文件将位于压缩的 tar 文件（.tar.gz）中。
安装参数
ATK 为三个 DFTB 参数集中的每一个都设立了一个特殊的文件夹。例如，安装“mio”参数集势，请解压缩下载的 tar 文件并将 .skf 文件复制到安装 ATK 的目录下 share / tightbinding / dftb / mio / 。在 Linux 中，您可以使用以下命令：
tar zxvf mio-1-1.tar.gz cp mio-1-1/* [ATKPATH]/share/tightbinding/dftb/mio
其中 [ATKPATH] 是安装 QuantumATK 的路径。同样地，应将“pbc”和“matsci”参数文件分别复制到 dftb / pbc 和 dftb / matsci 目录中。请注意，这些目录都是已经存在的，但是空的。
警告
如果您在笔记本电脑或工作站上使用 QuantumATK 设置计算，然后在集群上单独安装 ATK 运行计算，则必须分别在两个系统上都安装参数文件。
测试安装
能带结构计算
能带结构计算
为了测试参数是否正确安装，您可以对石墨烯执行以下的能带结构计算。
- 启动 QuantumATK 并创建一个新项目，然后单击 Open。
- 启动
Builder，然后单击 Add 
From Database，找到石墨烯。
- 将结构添加到 Stash （双击或使用
按钮）。 - 利用
按钮将结构发送到 
Script Generator。 - 在 Script Generator，添加以下模块：
New Calculator
Bandstructure
- 修改输出文件名称为
graphene.nc。
Script Generator 现在应该具有以下设置：
现在打开 
New Calculator 模块，并做如下更改：
- 选择 ATK-SE: Slater-Koster 计算器。
- 更改 k-point sampling 为 (5, 5, 1)。
- 转至 Slater-Koster basis set，检查已安装的基组是否在基组列表里。选择 “DFTB [mio]” 基组。
注意
如果您没有在列表中看到“DFTB [mio]”基组，则是安装过程中出现了问题。检查在您的 ATK 安装目录中是否存在文件 atkpython / share / tightbinding / dftb / mio / C-C.skf。
为调用自洽的 DFTB 计算，取消勾选 No SCF iteration 的选项框。
关注
默认的假设为紧束缚模型是非自洽的。对于自洽的模型，用户需要取消勾选 No SCF iteration 的选项框。大多数 DFTB 模型都是自洽的。
- 使用 Send To 按钮（）将脚本传输到
Job Manager，然后启动计算。 - 作业完成后，在 QuantumATK 主窗口的项目文件下找到文件
graphene.nc，使用右侧工具栏中的 Bandstructure Analyzer 绘制能带结构。您应该能够得到如下所示的结果：
注意
如果测试进展顺利，则已正确安装了 DFTB 参数。然后，您可以在 QuantumWise 网站上提供的一些其他 ATK 教程（包括量子传输计算）中采用 DFTB 参数代替 DFT 以节省计算时间。
显然，这仅适用于 DFTB 基组所涵盖的元素。
用 DFTB 计算自旋极化
计算石墨烯带的自旋极化
接下来，您将设置石墨烯纳米带，并使用 DFTB [mio] 模型执行自旋极化计算。
- 打开 Builder，然后点击 Add From Plugin Nanoribbon。
- 构建一个具有 8 个原子宽的锯齿形带。
使用 builder 窗口右下角的 
按钮将结构发送到 
Script Generator，设置能带结构的计算。
在 Script Generator，添加以下模块：
- New Calculator
Initial State- Bandstructure
更改输出文件名称为 ribbon.nc。
Script Generator 现在应该具有如下设置：
打开 New Calculator 模块。
- 选择 ATK-SE: Slater-Koster 计算器。
- 更改 k-point sampling 为 (1,1,11)。
- 转至 Slater-Koster basis set，选择 “DFTB [mio]” 基组。
- 为执行自旋极化 DFTB 计算，勾选 Use polarized spin 的选框。
注意
DFTB 参数集不包括自旋极化参数。代替地，我们将从 ATK_W 数据库获得自旋极化参数。
点击 OK，完成设置。
下一步，
- 双击打开 Initial State 模块。
- 设置 Initial state type 为 User spin。
- 在 Spin 下，设置 Carbon 和 Hydrogen 的默认旋转为 0。
- 在 3D 视图：
- 单击上方的碳原子（原子列表中的索引为 0），将它的 initial relative spin 设置为 1.0。
- 对位于较低位置的碳原子（列表中的编号为 1）重复以上步骤，将其 initial relative spins 设置为 -1.0。（不要被碳原子并不是按 Y 坐标排序的事实所混淆）。
- 保持氢原子和其他碳原子的 initial relative spins 值为 0.0。
对话框现在看起来应如下所示。
最后，打开 
Bandstructure 模块：
- 将 Points pr. Segment 设置为 200。这意味着每条能带将以 200 个点的分辨率计算。
- 另外请注意默认建议的布里渊区（以倒易晶格矢量为单位，从 $\Gamma$ 点 G=(0,0,0) 到 Z=(0,0,1/2) ）是很合适的。
- 发送脚本到 Job Manager 并运行。
- 返回至主 QuantumATK 窗口，选中文件
ribbon.nc，绘制能带结构图。 - 利用放大功能，您应该可以得到如下所示的图：
