本发明专利技术提供了一种基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法及系统，属于模拟仿真技术领域。所述方法包括：获取单个入射粒子辐照半导体器件产生的PKA的数量；对所述半导体器件进行网格划分，获取每个网格中所述初PKA的数量，建立与所述网格等大小的仿真体系模型；基于所述仿真体系模型，利用分子动力学方法和动力学蒙特卡罗方法对所述网格进行缺陷演化模拟，并获取所述入射粒子标定注量率下所述网格中的缺陷信息；对所有所述网格中的缺陷信息进行汇总，得到所述半导体器件的综合缺陷信息。本发明专利技术结合分子动力学和动力学蒙特卡罗方法，实现在不同注量率下整个半导体器件的缺陷演化过程的模拟计算，且计算逻辑清晰，步骤简单易操作。简单易操作。简单易操作。
【技术实现步骤摘要】
基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法及系统
[0001]本专利技术涉及模拟仿真
，具体而言，涉及一种基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法及系统。
技术介绍
[0002]在空间环境中，半导体器件易受空间带电粒子的辐射而产生损伤。尤其是高能量入射粒子，与器件材料之间相互作用，产生初级碰撞粒子及其级联碰撞过程，造成器件辐照损伤。初级碰撞粒子的级联损伤为微观尺度，实验上较难观测，存在例如所需周期长、费用高、方法复杂、条件苛刻等不足，分子动力学是在原子水平上求解多体问题的重要计算机模拟方法，为了能够精确描述初级碰撞粒子的级联微观动态演化过程，可采用分子动力学方法。
[0003]但现阶段对于半导体器件辐照缺陷的模拟计算一般都是采用比较粗略的模拟方法，例如计算输入的辐照粒子流的相关信息往往只有粒子数、粒子能量，而由试验结果可知，辐照粒子的注量率对半导体器件的辐照缺陷的演化也有着极为重要的影响，致使现有方法的模拟准确性较低。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的是如何方便且准确地模拟半导体器件缺陷演化模拟中注量率效应的问题。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法，包括：
[0006]步骤S1，获取单个入射粒子辐照半导体器件产生的初级碰撞粒子的数量；
[0007]步骤S2，对所述半导体器件进行网格划分，获取每个网格中所述初级碰撞粒子的数量ni。
[0008]步骤S3，建立与所述网格等大小的仿真体系模型；<br/>[0009]步骤S4，基于所述仿真体系模型，利用分子动力学方法和动力学蒙特卡罗方法对所述网格进行缺陷演化模拟，并获取所述入射粒子标定注量率下所述网格中的缺陷信息；
[0010]步骤S5，对所有所述网格中的缺陷信息进行汇总，得到所述半导体器件的综合缺陷信息。
[0011]较佳地，所述利用分子动力学方法和动力学蒙特卡罗方法对所述网格进行缺陷演化模拟包括：
[0012]步骤S41，利用分子动力学方法对所述初级碰撞粒子在所述半导体器件中的产生过程进行模拟，输出分子动力学时间尺度下的稳态结构；
[0013]步骤S42，利用动力学蒙特卡罗方法对所述稳态结构进行模拟，模拟时长为相邻两个批次的所述初级碰撞粒子产生的时间；
[0014]重复所述步骤S41和所述步骤S42。
[0015]较佳地，所述相邻两个批次的所述初级碰撞粒子产生的时间为Δt，Δt按照式(1)和式(2)获得；
[0016][0017][0018]其中，为所述入射粒子标定注射率下所述网格中每秒产生的所述初级碰撞粒子的数量，FR为所述入射粒子的标定注射率，S为与所述入射粒子入射方向垂直的所述网格截面面积，n
i
为第i个网格中产生的所述初级碰撞粒子的数量，N为所述入射粒子的总数。
[0019]较佳地，所述获取单个入射粒子辐照半导体器件产生的初级碰撞粒子的数量包括：
[0020]获取不同数量的入射粒子分别辐照所述半导体器件后产生的初级碰撞粒子的数量，且随着所述入射粒子数量的增加，所述入射粒子辐照所述半导体器件后产生的所述初级碰撞粒子的数量趋于收敛值；
[0021]统计所有所述入射粒子产生的所述初级碰撞粒子的数量之和；
[0022]将所述初级碰撞粒子的数量之和除以所述入射粒子的总数N，得到单个入射粒子产生的初级碰撞粒子的数量。
[0023]较佳地，所述建立仿真体系模型包括：在LAMMPS中建立纯硅模型，并向所述纯硅模型引入掺杂元素；
[0024]其中，所述掺杂元素包括C、O、B和P元素中的至少一种，C和O元素的掺杂方式为间隙原子方式掺杂，掺杂率为10
12
/cm3—10
14
/cm3，B和P元素的掺杂方式为替位原子方式掺杂，掺杂率为10
18
/cm3—10
20
/cm3。
[0025]较佳地，所述获取所述入射粒子标定注量率下所述网格中的缺陷信息包括：
[0026]获取所述网格中同一批次产生的各个所述初级碰撞粒子所对应的缺陷信息，
[0027]获取各个所述初级碰撞粒子所对应的所述缺陷信息的平均值，得到所述入射粒子标定注量率下所述网格中的缺陷信息。
[0028]较佳地，所述缺陷信息包括缺陷的类型以及每类缺陷的数量或浓度。
[0029]较佳地，所述对所有所述网格中的缺陷信息进行汇总包括：
[0030]按比例抽取含有相同数量所述初级撞出原子的网格；
[0031]获取抽取的网格中缺陷的类型和每类缺陷的数量，按比例进行加和，获得所有所述网格的缺陷类型和每类缺陷的总量。
[0032]较佳地，所述对所有所述网格中的缺陷信息进行汇总还包括：
[0033]将每类缺陷的总量除以所述半导体器件的总体积，得到所述半导体器件中缺陷的类型及每类缺陷的浓度。
[0034]本专利技术的基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法相较于现有技术的优势在于：
[0035]在空间辐照过程中，入射粒子流的各参数均会对半导体器件的辐照缺陷演化产生重要的影响，现有技术中关注比较多的是入射粒子的数量和能量，本专利技术的模拟方法可考擦入射粒子的注量率对辐照缺陷演化的影响，从而解决半导体器件缺陷演化模拟中注量率
效应无法体现的问题，该模拟方法结合分子动力学和动力学蒙特卡罗方法，实现在不同注量率下，整个半导体器件的缺陷演化过程的模拟计算。该计算逻辑清晰，步骤简单易操作，且该方法在整个模拟过程中均极尽地贴合实际情况，模拟结果与实验数据接近。
[0036]本专利技术还提供一种基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟系统，包括：
[0037]网格划分模块，所述网格划分模块用于对所述半导体器件进行网格划分；
[0038]获取模块，所述获取模块用于获取单个入射粒子辐照半导体器件产生的初级碰撞粒子的数量；
[0039]所述获取模块还用于获取每个网格中所述初级碰撞粒子的数量ni；
[0040]所述获取模块还用于获取所述入射粒子标定注量率下所述网格中的缺陷信息；
[0041]建模模块，所述建模模块用于建立与所述网格等大小的仿真体系模型；
[0042]模拟模块，所述模拟模块用于对所述仿真体系模型进行分子动力学模拟和动力学蒙特卡罗模拟；
[0043]统计模块，所述统计模块用于对所有所述网格中的缺陷信息进行汇总，得到所述半导体器件的综合缺陷信息。
[0044]本专利技术的基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟系统相较于现有技术的优势与基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法相同，在此不再赘述。
附图说明
[0045]图1为本专利技术实施例中基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法的流程图；
[0046]图2为本专利技术实施例中不同入射粒子注射率下的缺陷演化计算结果图。
具体实施方式
[0047]为使本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法，其特征在于，包括：步骤S1，获取单个入射粒子辐照半导体器件产生的初级碰撞粒子的数量；步骤S2，对所述半导体器件进行网格划分，获取每个网格中所述初级碰撞粒子的数量；步骤S3，建立与所述网格等大小的仿真体系模型；步骤S4，基于所述仿真体系模型，利用分子动力学方法和动力学蒙特卡罗方法对所述网格进行缺陷演化模拟，并获取所述入射粒子标定注量率下所述网格中的缺陷信息；步骤S5，对所有所述网格中的缺陷信息进行汇总，得到所述半导体器件的综合缺陷信息。2.根据权利要求1所述的基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法，其特征在于，所述利用分子动力学方法和动力学蒙特卡罗方法对所述网格进行缺陷演化模拟包括：步骤S41，利用分子动力学方法对所述初级碰撞粒子在所述半导体器件中的产生过程进行模拟，输出分子动力学时间尺度下的稳态结构；步骤S42，利用动力学蒙特卡罗方法对所述稳态结构进行模拟，模拟时长为相邻两个批次的所述初级碰撞粒子产生的时间；重复所述步骤S41和所述步骤S42。3.根据权利要求2所述的基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法，其特征在于，所述相邻两个批次的所述初级碰撞粒子产生的时间为Δt，Δt按照式(1)和式(2)获得；于，所述相邻两个批次的所述初级碰撞粒子产生的时间为Δt，Δt按照式(1)和式(2)获得；其中，为所述入射粒子标定注射率下所述网格中每秒产生的所述初级碰撞粒子的数量，FR为所述入射粒子的标定注射率，S为与所述入射粒子入射方向垂直的所述网格截面面积，n
i
为第i个网格中产生的所述初级碰撞粒子的数量，N为所述入射粒子的总数。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模拟方法，其特征在于，所述获取单个入射粒子辐照半导体器件产生的初级碰撞粒子的数量包括：获取不同数量的入射粒子分别辐照所述半导体器件后产生的初级碰撞粒子的数量，且随着所述入射粒子数量的增加，所述入射粒子辐照所述半导体器件后产生的所述初级碰撞粒子的数量趋于收敛值；统计所有所述入射粒子产生的所述初级碰撞粒子的数量之和；将所述初级碰撞粒子的数量之和除以所述入射粒子的总数，得到单个入射粒子产生的初级碰撞粒子的数量。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于分子动力学的辐照缺陷演化注量率模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，杨剑群，荆宇航，李胡阳，徐晓东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。