在这个手册中，您将会学习到一些关于如何使用Virtual NanoLab作为建立和分析Quantum ESPRESSO计算的图形界面的基本知识。

概述

• 我们将会以块体硅为例，介绍如何用VNL创建结构和生成Quantum ESPRESSO（QE）的输入文件。
• 我们将运行这个计算并使用VNL分析结果。

• 打开VNL 通过点击 Create New 创建一个新项目。给项目命名（此处为：“Silicon_QE”）, 选择好将会存储信息的文件夹，然后点击 OK 并打开这个项目。

• 打开 Builder 并使用 Add中的 From Database 导入 Silicon (alpha) structure 到 Stash窗口。

• 右击 Stash中的Silicon (alpha)项目并选择导出；
• 进入合适的文件夹，在 Files of Type 下拉菜单中选择 Quantum ESPRESSO (*.in)*，并保存输入文件为”scf.in”。

• 打开一个命令窗口并进入包含输入文件的的文件夹。检查文件内容，它应当如下面所示。

&CONTROL
  calculation='scf',
  outdir='.',
  prefix='calc',
  pseudo_dir='$PSEUDO_DIR',
  verbosity='low',
  tstress=.false.,
  tprnfor=.false.,
/
 
&SYSTEM
  ibrav=2,
  celldm(1)=10.2623466921d0,
  nat=2,
  ntyp=1,
  ecutwfc=30.0d0,
  ecutrho=120.0d0,
  input_dft='LDA',
  occupations='smearing',
  smearing='gaussian',
  degauss=0.002000d0,
/
 
&ELECTRONS
  diagonalization='david',
  conv_thr=1d-06,
  mixing_mode='plain',
  mixing_beta=0.700d0,
/
 
ATOMIC_SPECIES
  Si 28.085500d0 Si.UPF
 
ATOMIC_POSITIONS {alat}
  Si   0.0000000000d0   0.0000000000d0   0.0000000000d0
  Si   0.2500000000d0   0.2500000000d0   0.2500000000d0
 
K_POINTS {automatic}
  1 1 1 0 0 0

1. 首先我们需要赝势文件。到Quantum Espresso的赝势库并下载名为Si.pbe-n-rrkjus_psl.0.1.UPF的硅赝势，或者从这里直接下载。将它保存在包含scf.in的文件夹。
2. 用你常用的编辑器打开scf.in文件，并进行如下修改：
   • 将 outdir option 改为 outdir=’silicon’;
   • 点击你的本地赝势：
   • 将 pseudo_dir 选项改为 pseudo_dir=’.’;
   • 将赝势名从 Si.UPF 改为 Si.pbe-n-rrkjus_psl.0.1.UPF;
   • 将密度和势能截断值（单位是Rydbergs）从ecutrho=120.0d0增加为ecutrho=300.0d0（因为我们使用了一种超软赝势，而不是模守恒赝势）。
   • 去掉20-22行。他们是用于设置电子占据的smearing选项，在半导体中无需考虑。
   • 插入nbnd=10，以包含一些导带。
   • 将交换相关密度泛函从input_dft=’LDA’变为input_dft=’PBE’。
   • 将SCF收敛阈值从conv_thr=1d-06收紧为conv_thr=1d-08。
   • 通过改变最后一行从111000到999000，将K点取样从1x1x1增加到9x9x9。

您的 scf.in 输入文件应该如下面展示

&CONTROL
  calculation='scf',
  outdir='silicon',
  prefix='calc',
  pseudo_dir='.',
  verbosity='low',
  tstress=.false.,
  tprnfor=.false.,
/

&SYSTEM
  ibrav=2,
  celldm(1)=10.2623466921d0,
  nat=2,
  ntyp=1,
  ecutwfc=30.0d0,
  ecutrho=300.0d0,
  nbnd=10,
  input_dft='PBE',
/

&ELECTRONS
  diagonalization='david',
  conv_thr=1d-08,
  mixing_mode='plain',
  mixing_beta=0.700d0,
/

ATOMIC_SPECIES
  Si 28.085500d0 Si.pbe-n-rrkjus_psl.0.1.UPF

ATOMIC_POSITIONS {alat}
  Si   0.0000000000d0   0.0000000000d0   0.0000000000d0
  Si   0.2500000000d0   0.2500000000d0   0.2500000000d0

K_POINTS {automatic}
  9 9 9 0 0 0

• 运行Quantum ESPRESSO计算得到标准的输出文件，命名为 scf.out:

pw.x < scf.in > scf.out

• 一旦计算结束（应该会非常快），在VNL LabFloor中会出现多个QE输出项目：
  • scf.in 包含初始的块体结构
  • scf.out 包含块体结构（图标）和总能数据（图标）
  • 基态电荷密度会在data-file.xml文件中得到。

1. 确保选中了在LabFloor中名为scf.out的图标 ，在右侧插件栏下部点击 Viewer。通过这个按键打开Viewer，您将可以用它来查看来自QE输出文件的硅单胞。

1. 点击LabFloor中名为scf.out的图标，并点击插件栏中的Text Representation。会出现一个含有基态总能和它的各种成分信息的窗口。您也可以用插件面板上的Export…功能将总能报告保存为文本文件。

1D Projector插件工具可以提供您计算体系的基态电荷密度的实空间投影图。

• 在LabFloor中，选中data-file.xml图标并点击插件工具栏中的1D Projector。
• 点击Add line按钮将电荷密度沿C轴投影到二维平面并且沿着C轴将总和作图。

• 您也可以沿着与某一晶轴平行并经过某一指定点的直线绘制电荷密度。为此，将 Projection type设置从Sum调整为Through point，点击 Clear 点然后点击 Add line。一个沿着C轴的电荷密度图将会显示出来。

最后，让我们通过 Grid Operations 插件工具来可视化等值面和轮廓图。

1. 在LabFloor中，选中data-file.xml 项目并点击插件面板中的Grid Operations。
2. ElectonDensity项目已经默认为A1. 将这个名字键入Grids 栏的输入行并按回车键。
3. 在右手边您现在可以在Isosurface和Cutplane图中选择。使用View按键显示所显示的图片。

使用LabFloor中输出构象作为更多QE计算的起点也很方便：

1. 将名为scf.out 的 图标拖拽到 Builder 按键上。
2. 使用Builders 中的Wulff Constructor建立一个硅纳米颗粒。

另外Builder还可以用于硅晶体第一布里渊区的可视化：

1. 双击Stash中的名为scf.out图标，选择Bulk Tools中的Brillouin Zone Viewer。
2. 按住鼠标右键可以旋转至更好的观察角度。倒空间中的高对称点以绿色字母标记出。