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atk:创建分子结

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创建分子结

在本教程中,您将学习如何用 VNL 的 Builder 构建嵌入两个金(111)表面间的著名分子结之一:二硫杂环戊二烯-苯,即 DTB (有时也被称为苯二硫醇,BDT)。

注意

接下来的工作流程介绍将引导您对 Builder 中各种工具有相当全面的了解。对本例中表面和分子的单个操作不是特定的,而是可以应用于任何其他分子或类似结构。这就是 Builder 的思路—通过通用操作的特异序列,您可以轻松地构建甚至是高度专业化的结构。

  1. 构建分子。(如果您在数据库或外部文件里已经准备好时,这步就很简单;本例我们将在苯的基础上做修改,使之成为 DTB)
  2. 构件表面,通过分开块状晶体并创建副本,制作两个电极。
  3. 将分子放在左侧电极的表面,并将右侧电极连接到分子上。
  4. 完成器件构形。

下面的说明可能会显得有些复杂,因为每一步都包含许多操作,但通过一些培训,整个过程可以控制在 5 分钟内完成。另外,请谨记:如果您在以下步骤的任何地方出错,可使用 Undo 撤销(Ctrl + Z)!

从苯到 DTB:构建分子

  • 第一步:点击 Add Add From Database,从菜单中选择 Databases Molecules。找到 benzene,点击下方右下角的 + 按钮,将分子添加到 stash。

  • 第二步:将分子转化为 DTB,按下 Ctrl 键,点击选中苯分子上 2 个位于相反方向上的氢原子。然后打开元素周期表 ,点击 Sulfur (S) 元素。

  • 第三步:按下 Esc 键或点击背景的任何一处以取消选中所有的原子。
  • 第四步:需要调整 C-S 的键长。选择一对键合的 C-S 原子,注意要先选碳原子。打开Open Coordinate Tools Z-matrix,设置键长为 1.75 Å。可观察到第二个被选中的原子发生了移动,即 S 原子。

  • 第五步:对其他的 C-S 执行同样的操作!

将金切割成两个表面

  • 第六步:点击 Add Add From Database,这次从菜单中选择 Databases Crystals。找到 Gold 并添加到 stash。

  • 第七步:打开 Builders Surface (Cleave),切割金晶体。输入密勒指数 h = 1,k =1,l = 1,然后点击 Next Next Finish。

  • 第八步:为了便于在 fcc 堆垛层中直观地识别出三层(ABC),将 A 层中的金原子改为 Ag,C 层中的金原子改为 T1 (选这些元素只是为了呈现协调的颜色)。

  • 第九步:为了使苯分子成为具有足够大表面的晶胞,点击 Bulk Tools Repeat 将结构扩大到 3×3×2 倍,C 方向上 2 倍的叠加方便我们稍后从中心区域提取电极。

  • 第十步:您需要通过添加真空为分子表面留些空间。打开 Bulk Tools Lattice Parameters,选择 keep Cartesian coordinates,并将 C 矢量增加到 45 Å(仍沿 Z 方向,因为对该器件是必要的)。

您现在将可以附着分子的表面上创建一个定位点。

  • 第十一步:选择表面 C 层中一个三角形的三个原子(Tl 原子),使得三角形的中心位于 A 层中银原子之上。点击 centroid tool 在三个选定原子的质心位置插入另一个原子。通过选中这些特别的原子,在 fcc 上插入原子的位置即为我们期望的附着分子点。
  • 第十二步:使用 Coordinate Tools Translate 在 Z 方向上将该原子移动 1.71 Å。(1.71 Å 可保证 Au-S 距离为文献 [wBMO+02]中所述的 2.39 Å)。

  • 第十三步:按下 Ctrl+A,选中所有原子并将其转变为金。
  • 第十四步:另外,为了随后可以更简便地控制定位原子,将其转变为硫。

  • 第十五步:目前为止,仅有一个金表面——而实际上应该是两个。因此,我们要再次按下 Ctrl+A,打开 Coordinate Tools Mirror。选择 “Fractional” 坐标,设置 P = [0, 0, 0.5]。点击 “Copy”,按下Apply。

将分子和表面结合

将中心区域转化为器件构形

  • 第二十四步:打开 Devices Tools Device from Bulk。因为我们已经在金 (111) 面沿 C 方向扩胞到 2 倍,故该工具会自动算出电极的大小。
  • 第二十五步:然而,这是一个非常大的中心区域,需要很长时间的计算。因此,通过对每个表面(左侧和右侧)点击 2 次 将左侧和右侧表面缩至四层。点击 OK,完成。

注意

您可以阅读 Advanced device relaxation 教程优化器件的结构。

参考

  • [wBMO+02] | M. Brandbyge, J.-L. Mozos, P. Ordejón, J. Taylor, and K. Stokbro. Density-functional method for nonequilibrium electron transport. Phys. Rev. B, 65:165401, Mar 2002. doi:10.1103/PhysRevB.65.165401.
atk/创建分子结.1526891911.txt.gz · 最后更改: 2018/05/21 16:38 由 xie.congwei

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