Device Studio（簡稱：DS）作為鴻之微的材料設(shè)計(jì)與仿真軟件，能夠進(jìn)行電子器件的結(jié)構(gòu)搭建與仿真；能夠進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)和納米器件的建模；能夠生成科研計(jì)算軟件 Nanodcal、Nanoskim、MOMAP、RESCU、DS-PAW、BDF、STEMS、TOPS、PODS、VASP、LAMMPS、QUANTUM ESPRESSO、Gaussian的輸入文件并進(jìn)行存儲和管理；可以根據(jù)用戶需求，將輸入文件傳遞給遠(yuǎn)程或本地的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并控制計(jì)算流程；可以將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化顯示和分析。

上一期的教程給大家介紹了Device Studio應(yīng)用實(shí)例之STEMS應(yīng)用實(shí)例下半部分的內(nèi)容，本期將介紹Device Studio應(yīng)用實(shí)例之MOMAP應(yīng)用實(shí)例上半部分的內(nèi)容。

8.7.MOMAP實(shí)例

MOMAP（Molecular Materials Property Prediction Package）是一款研究和設(shè)計(jì)有機(jī)分子材料發(fā)光和傳輸性能以及定量預(yù)測發(fā)光效率 和遷移率的軟件。目前廣泛應(yīng)用于有機(jī)顯示材料、有機(jī)照明材料、有機(jī)半導(dǎo)體材料、有機(jī)太陽能電池材料、有機(jī)光檢測、生物傳感材料、有機(jī)光通訊材料、有機(jī)光催化等領(lǐng)域。

與無機(jī)發(fā)光材料相比，有機(jī)發(fā)光材料具有很多優(yōu)點(diǎn)：光程范圍大、易得到藍(lán)光、亮度大、效率高、驅(qū)動(dòng)電壓低、耗能少、具有特有的柔性、制作工藝簡 單、來源豐富、易加工、可大面積制作等優(yōu)勢，在有機(jī)光電器件方面得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。由于典型的有機(jī)發(fā)光體系的激發(fā)態(tài)衰減時(shí)間尺度從納 秒級別直到微秒和毫秒，因此基于微擾理論的費(fèi)米黃金規(guī)則成為處理復(fù)雜體系激發(fā)態(tài)衰減過程的最有效的理論方法之一。

以azulene的吸收光譜、熒光光譜以及輻射速率的計(jì)算為例詳細(xì)描述 MOMAP 軟件在Device Studio中的應(yīng)用。

8.7.1.MOMAP軟件功能結(jié)構(gòu)

MOMAP的軟件功能結(jié)構(gòu)如圖8.7-1所示，能夠根據(jù)其他量化軟件計(jì)算得到分子基態(tài)、激發(fā)態(tài)信息，利用電子——振動(dòng)耦合程序計(jì)算頻率、模式位移、 Duschinsky轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣，為接下來的計(jì)算做準(zhǔn)備。MOMAP所需的分子基態(tài)、激發(fā)態(tài)信息主要包括：分子在基態(tài)以及激發(fā)態(tài)的平衡構(gòu)型、能量、振動(dòng)模式 以及兩個(gè)電子態(tài)之間的躍遷偶極矩、非絕熱耦合向量、自旋軌道耦合常數(shù)、轉(zhuǎn)移積分等，這些信息可通過目前成熟的量化軟件，如Gaussian、Turbomole、NWChem、Dalton、BDF等計(jì)算得到。

基于電子——振動(dòng)耦合程序的結(jié)構(gòu)，用戶能夠利用MOMAP內(nèi)各種程序計(jì)算分子吸收光譜、熒光光譜、磷光光譜、輻射速率、內(nèi)轉(zhuǎn)換速率、系間竄越速率以 及電荷轉(zhuǎn)移速率，并以此最終定量的得到分子的熒光、磷光的量子產(chǎn)率以及遷移率。

圖8.7-1: MOMAP軟件功能結(jié)構(gòu)圖

8.7.2.MOMAP計(jì)算流程

MOMAP在Device Studio中的計(jì)算流程如圖8.7-2所示。

圖8.7-2: MOMAP計(jì)算流程

8.7.3.MOMAP創(chuàng)建項(xiàng)目

雙擊Device Studio圖標(biāo)快捷方式，登錄并啟動(dòng)Device Studio，在創(chuàng)建或打開項(xiàng)目界面中(圖5.1-1: 啟動(dòng)軟件后選擇創(chuàng)建或打開項(xiàng)目的圖形界面)，根據(jù)界面提示選擇創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目（Create a new Project）或打開一個(gè)已經(jīng)存在的項(xiàng)目（Open an existing Project）的按鈕，選中之后點(diǎn)擊界面中的OK按鈕即可。若選擇創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目，用戶可根據(jù)需要給該項(xiàng)目命名，如本項(xiàng)目命名為MOMAP，或采用軟件默認(rèn)項(xiàng)目名。

8.7.4.MOMAP導(dǎo)入結(jié)構(gòu)

在Device Studio的圖形界面點(diǎn)擊File→Import→Import Local，則彈出導(dǎo)入MOMAP結(jié)構(gòu)文件的界面如圖8.7-3所示，根據(jù)界面提示找到azulene.hzw結(jié)構(gòu)文件的位置，選中azulene.hzw結(jié)構(gòu)文件，點(diǎn)擊打開按鈕則導(dǎo)入azulene.hzw結(jié)構(gòu)后的Device Studio界面如圖8.7-4所示。在Device Studio中導(dǎo)入結(jié)構(gòu)的其他方法這里不做詳細(xì)說明，用戶可參照導(dǎo)入結(jié)構(gòu)節(jié)內(nèi)容。

圖8.7-3: MOMAP導(dǎo)入結(jié)構(gòu)文件的界面

圖8.7-4: 導(dǎo)入azulene.hzw結(jié)構(gòu)后的Device Studio界面

8.7.5.MOMAP輸入文件的生成

在如圖8.7-4所示界面中選中Simulator→MOMAP→MOMAP-photophysics，彈出MOMAP-photophysics界面如圖 8.7-5（a）所示，用戶可根據(jù)所計(jì)算的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)在該界面中點(diǎn)擊不同的按鈕合理設(shè)置參數(shù)，之后點(diǎn)擊Generate files即可生成對應(yīng)計(jì)算的輸入文件。

如生成azulene的吸收光譜、熒光光譜以及輻射速率的計(jì)算的輸入文件，根據(jù)計(jì)算需要設(shè)置參數(shù)，分別選中MOMAP-photophysics界面中的Job type、EVC、Spec(TVCF)分別設(shè)置參數(shù)如圖8.7-5（a）、8.7-5（b）和8.7-5（c）所示，其余參數(shù)取默認(rèn)數(shù)值不變， 之后點(diǎn)擊界面中的Generate files即可生成azulene的吸收光譜、熒光光譜以及輻射速率計(jì)算的輸入文件momap.inp，生成azulene的吸收光譜、 熒光光譜以及輻射速率計(jì)算輸入文件后的Device Studio圖形界面如圖8.7-6所示。

圖8.7-5(a): Job type參數(shù)設(shè)置界面

圖8.7-5(b): EVC參數(shù)設(shè)置界面

圖8.7-5(c): Spec(TVCF)參數(shù)設(shè)置界面

圖8.7-6: 生成azulene的吸收光譜、熒光光譜以及輻射速率計(jì)算輸入文件后的Device Studio界面

審核編輯 ：李倩