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。

1.打开 QuantumATK Builder。

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。

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。

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。

现在，您将进行自旋反平行计算，并将透射谱与自旋平行情况进行比较。已计算的自旋平行基态将用作反平行计算的初始猜想。

返回至 Script Generator 窗口，修改如下设置：

1.更改默认输出文件为 carbon_anti.nc。

2.双击 InitialState 模块，修改以下参数：

• 设置 initial state type 为 User spin。
• 将原子编号为 6 的自旋从 11 变为 -1。
• 标记 Use old calculation，设置 Filename 为 carbon_para.nc，即读取自旋平行基态的位置。

3.将脚本保存为 carbon_anti.py，并利用 Job Manager 运行。

计算完成后，再次使用 Transmission Analyze 绘制 carbon_anti.nc 中包含的透射谱。在这种情况下，正如从器件的对称性可预期的那样，两个自旋成分具有相同的透射谱。

+------------------------------------------------------------------------------+
| Density Matrix Report                         DM[U]     DM[D]      DD        |
+------------------------------------------------------------------------------+
|   0   C   [   3.000 ,   3.000 ,   1.450 ]    2.99639   1.00028  -0.00333     |
|   1   C   [   3.000 ,   3.000 ,   4.350 ]    3.00324   0.99997   0.00321     |
|   2   C   [   3.000 ,   3.000 ,   7.250 ]    2.99536   1.00105  -0.00359     |
|   3   C   [   3.000 ,   3.000 ,  10.150 ]    3.00271   1.00275   0.00546     |
|   4   C   [   3.000 ,   3.000 ,  13.050 ]    2.96897   1.01659  -0.01444     |
|   5   C   [   3.000 ,   3.000 ,  15.950 ]    2.92841   1.08262   0.01103     |
|   6   C   [   3.000 ,   3.000 ,  18.850 ]    1.08262   2.92840   0.01101     |
|   7   C   [   3.000 ,   3.000 ,  21.750 ]    1.01660   2.96897  -0.01444     |
|   8   C   [   3.000 ,   3.000 ,  24.650 ]    1.00275   3.00271   0.00546     |
|   9   C   [   3.000 ,   3.000 ,  27.550 ]    1.00105   2.99535  -0.00359     |
|  10   C   [   3.000 ,   3.000 ,  30.450 ]    0.99997   3.00325   0.00322     |
|  11   C   [   3.000 ,   3.000 ,  33.350 ]    1.00027   2.99629  -0.00344     |
+------------------------------------------------------------------------------+

最后，在 LabFloor 上标记平行和反平行透射光谱，并使用 Compare Data 插件直接比较两种情况下的总透射。在费米能级附近采样能量窗口的大部分中，自旋平行态（蓝色）的透射明显大于反平行态（绿色）的透射。

• 英文原文：https://docs.quantumatk.com/tutorials/transmission_atomic_chain/transmission_atomic_chain.html