这是本文档旧的修订版！
使用 OptimizeDeviceConfiguration 研究模块弛豫器件结构
版本：O-2018.06
本教程主要向您介绍 OptimizeDeviceConfiguration 研究模块。为合理优化 2 探针器件构型，我们建议采用 Bulk Rigid Relaxation（BRR）方法。但这可能是一个涉及到很多步骤的复杂任务。如本教程所示，OptimizeDeviceConfiguration 研究模块将 BRR 方法自动化，使得优化器件结构变得非常简单。
注意
在 O-2018.06 版本中引入了 OptimizeDeviceConfiguration 研究模块，是 QuantumATK 中执行器件几何优化的推荐方法。以前版本的用户仍然可以按照如 Advanced device relaxation - manual workflow 所述更复杂的手动流程执行计算。
介绍
原则上，复杂器件结构的弛豫可以手动完成，如在 Advanced device relaxation - manual workflow 教程中所展示的，但是手动 BRR 程序需要繁琐且耗时的工作。因此，我们建议您使用 OptimizeDeviceConfiguration 研究模块弛豫复杂的器件系统。研究模块允许完全自动的器件弛豫，包括自动识别应弛豫的中心区域原子。全自动过程如下所示，可以描述为：
1.确定完全弛豫的区域。这是通过首先确定中心区域的哪些部分是附近电极的周期性重复而自动发生的。然后左右周期图像之间的中间点就是应该完全优化区域的中心，且该区域由用户指定宽度。请注意，完全弛豫的区域不允许延伸到电极扩展部分。如果这样的话，该区域的边缘将自动移动到该电极扩展的边界。
2 + 3.执行块体刚性弛豫。器件构型被转换成一个块体构型（移除电极），晶胞的右端延伸为真空区域，以便在弛豫过程中使中心区域缩小或扩大。对左侧原子施加固定约束，右侧原子施加刚性约束，然后执行普通的几何优化（力最小化）。请参见教程 Advanced device relaxation - manual workflow 获取有关 BRR 方法的更多详细信息。
4.重新配置器件构型。去除真空区域并附加电极，获得最终几何优化的器件构型。
研究模块允许您为弛豫器件更改某些设置：
- 您可以选择将中心区域的哪一部分进行完全弛豫，即可以指定弛豫区域的中心和宽度。
- 除了电极及其扩展，弛豫区域可以延伸至整个器件。
- 如果有需要，可以在步骤2和步骤3中对中央区域的左右表面进行氢钝化处理。
- 也可以调整结构优化常用的力收敛准则。
我们将在此处演示如何利用 
OptimizeDeviceConfiguration 研究模块完成 Ag(100)|| Au(111) 界面的几何优化。出于说明的目的，在 Ag | Au 界面处引入了较大的缺陷以增强几何优化的效果。
未弛豫的 Ag(100)|Ag(111) 器件
未弛豫且有缺陷的 Ag(100)|Ag(111) 器件可通过此脚本 ↓ unrelaxed.py 获得，请下载并在本教程中使用。
如教程 Building an interface between Ag(100) and Au(111) 所示，该器件采用 Interface Builder 构建。利用 
Builder 删除原子引入了Ag | Au界面的缺陷。
重要
通常，器件应由弛豫（无应变）的材料构成，即电极应具有平衡构型（考虑到所采用的理论水平，如使用 PBE 交换关联函数的 DFT 或特定的力场）。
这可能至关重要，因为从理论上讲，材料的电子特性通常取决于构型。尤其是，电极弛豫可能会影响带隙和电极材料的有效质量，从而改变器件的 IV 特性。附录中给出了应变硅电极弛豫的说明示例。
OptimizeDeviceConfiguration 研究模块不会弛豫电极–作为用户，您有责任在运行器件构型优化前确保电极构型是合适的。
设置并运行器件结构优化
发送脚本 ↓ unrelaxed.py 到 
Script Generator。
为加速计算，在这里您将使用 ATK-ForceField 引擎弛豫器件。在 Script Generator，添加 
New Calculator 模块，双击打开。然后选择 ATK-ForceField 计算器和 EAM_Zhou_2004 力场。
接下来，点击 Study Objects 
OptimizeDeviceConfiguration，添加 OptimizeDeviceConfiguration 研究脚本模块。
我们将使用 A) 默认设置和 B) 自定义优化区域运行器件构型优化。
A）默认设置
双击打开 OptimizeDeviceConfiguration 模块。原则上，不需要更改任何设置。如下所示，优化区域的默认宽度为 10 Å，不勾选 Optimization region center，因此如上文所述自动确定中心。
保持其他设置为默认值，关闭窗口，修改输出结果文件名称为 Ag100-Au111-default.hdf5，保存 Python 脚本为 Ag100-Au111-default.py。您也可以在此处下载最终脚本：↓ Ag100-Au111-default.py。
注意
默认情况下是勾选 Passivate left electrode 和 Passivate rigth electrode 的，这意味着 OptimizeDeviceConfiguration 研究模块将尝试在中心区域块体弛豫期间（即“介绍”中概括方法中的步骤2 + 3） ）将氢钝化应用于左右表面。
这可能与半导体材料有关，但对诸如 Ag(100)|Ag(111) 界面等金属系统没有影响。
B）自定义优化区域
再次打开 Optimize Device Configuration 窗口。出于演示的目的，您现在将指定一个不包含 Ag | Au 界面的优化区域。因此将不会弛豫界面周围的原子。
勾选 Optimization region center，然后设置中心位置为 10 Å，此距离是从左侧电极的右端开始测量的。将优化区域的长度保持在 10 Å，因此只弛豫离中心 ± 5 Å 范围内的原子。
请注意，由于左电极扩展 8.17 Å，大于 5，所以指定的最优化区域延伸到电极扩展。因为 NEGF 方法要求电极扩展与电极相同，故不会弛豫重叠区域。
最后，关闭窗口，更改输出结果文件的名称为 Ag100-Au111-option.hdf5，保存 Python 脚本为 Ag100-Au111-option.py。您也可以在此处下载最终脚本：↓ Ag100-Au111-option.py。
