载流子输运仿真方法、装置、介质及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种载流子输运仿真方法、装置、介质及电子装置，本发明专利技术通过确定半导体器件中载流子输运的初始条件和/或边界条件，以及确定开放量子模型对应的泊松方程和薛定谔方程对应的格林函数方程；基于所述初始条件和/或所述边界条件、所述泊松方程和所述薛定谔方程对应的格林函数方程确定所述半导体器件中的载流子密度，以实现所述半导体器件中载流子输运的仿真，进而实现了对半导体器件中载流子输运的研究。流子输运的研究。流子输运的研究。

【技术实现步骤摘要】
载流子输运仿真方法、装置、介质及电子设备


[0001]本专利技术属于量子仿真计算
，特别是载流子输运仿真方法、装置、介质及电子设备。

技术介绍

[0002]现代集成电路作为电子信息设备的核心取得了广泛的应用，其稳定性一直得到各界关注。随着现代集成电路工艺特征尺寸的不断缩小，量子效应对集成电路中包括的半导体器件电学性能的影响越来越显著。电学性能由半导体器件中载流子(物理学中将电子和空穴统称为载流子)的输运决定，对半导体器件中载流子输运的理解程度决定了未来集成电路的发展。目前对半导体器件中载流子输运的研究缺乏一个行之有效的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种载流子输运仿真方法、装置、介质及载流子设备，旨在加强对半导体器件中载流子输运的研究。
[0004]本申请的一个实施例提供了一种载流子输运仿真方法，所述方法包括：
[0005]确定半导体器件中载流子输运的初始条件和/或边界条件，以及确定开放量子模型对应的泊松方程和薛定谔方程对应的格林函数方程；
[0006]基于所述初始条件和/或所述边界条件、所述泊松方程和所述薛定谔方程对应的格林函数方程确定所述半导体器件中的载流子密度，以实现所述半导体器件中载流子输运的仿真。
[0007]可选的，所述泊松方程为：
[0008][0009]其中，所述为含的拉普拉斯算子，所述为所述半导体器件的相对静态介电常数，所述为待确定的静电势，所述ε0为真空介电常数，所述q为载流子电荷量，所述为载流子密度。
[0010]可选的，所述薛定谔方程对应的格林函数方程为：
[0011][0012]其中，所述(E+iη)为能量，所述为含的拉普拉斯算子，所述为约化普朗克常数，所述为与空间相关的定向有效质量，所述
为能量对应的单粒子格林函数，所述为狄拉克函数；所述是有效势能函数，所述所述为载流子亲和力，所述为交换相关函数。
[0013]可选的，所述为：
[0014][0015]其中，所述f
We
(μ
We
,E)、所述f
Ea
(μ
Ea
,E)分别为在所述几何模型的We端口、Ea端口的费米函数，所述μ
We
、所述分别为所述We端口、所述Ea端口的电化学势，所述Γ
We,
(E)、所述Γ
Ea
(E)分别为所述We端口、所述Ea端口的展宽函数。
[0016]可选的，所述确定半导体器件中载流子输运的初始条件和/或边界条件，包括：
[0017]构建半导体器件的几何模型；
[0018]基于有限体积法将所述几何模型网格化，得到多个第一控制体积；
[0019]确定每个所述第一控制体积的初始条件和/或边界条件。
[0020]可选的，所述基于所述初始条件和/或所述边界条件、所述泊松方程和所述薛定谔方程对应的格林函数方程确定所述半导体器件中的载流子密度，包括：
[0021]基于每个所述第一控制体积的初始条件和边界条件、所述泊松方程确定数值矩阵形式的第一解析方程组；
[0022]确定每个所述第一控制体积对应的所述薛定谔方程对应的格林函数方程，得到数值矩阵形式的第二解析方程组；
[0023]确定初始静电势；
[0024]基于所述初始静电势和所述第一解析方程组对所述第二解析方程组迭代求解，得到所述半导体器件中的载流子密度。
[0025]可选的，所述基于所述初始静电势、所述第一解析方程组对所述第二解析方程组迭代求解，得到所述半导体器件中的载流子密度，包括：
[0026]基于所述初始静电势求解所述第二解析方程组，得到第一特征函数；
[0027]基于所述第一特征函数确定初始载流子密度；
[0028]基于所述初始载流子密度求解所述第一解析方程组，得到目标静电势；
[0029]基于所述目标静电势求解所述第二解析方程组，得到第二特征函数；
[0030]基于所述第二特征函数确定目标载流子密度；
[0031]若所述目标载流子密度与所述初始载流子密度的差值大于预设误差，则将所述目标静电势作为新的所述初始静电势，然后执行所述基于所述初始静电势求解所述第二解析方程组，得到第一特征函数；
[0032]若所述目标载流子密度与所述初始载流子密度的差值小于或等于所述预设误差，则将所述目标载流子密度作为所述半导体器件中的载流子密度。
[0033]本申请的又一实施例提供了一种载流子输运仿真装置，所述装置包括：
[0034]输入确定单元，用于确定半导体器件中载流子输运的初始条件和/或边界条件，以及确定开放量子模型对应的泊松方程和薛定谔方程对应的格林函数方程；
[0035]输出确定单元，用于基于所述初始条件和/或所述边界条件、所述泊松方程和所述薛定谔方程对应的格林函数方程确定所述半导体器件中的载流子密度，以实现所述半导体器件中载流子输运的仿真。
[0036]本申请的又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项中所述的方法。
[0037]本申请的又一实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项中所述的方法。
[0038]与现有技术相比，本专利技术提供的一种载流子输运仿真方法，将开放量子模型对应的泊松方程和薛定谔方程对应的格林函数方程与半导体器件中载流子输运的初始条件和/或边界条件结合，从而确定该半导体器件中的载流子密度，以实现半导体器件中载流子输运的仿真，进而实现了对半导体器件中载流子输运的研究。
附图说明
[0039]图1为本专利技术实施例提供的一种载流子输运仿真方法的计算机终端的硬件结构框图；
[0040]图2为本专利技术实施例提供的一种载流子输运仿真方法的流程示意图；
[0041]图3为本专利技术实施例提供的一种第一控制体积的结构示意图；
[0042]图4为本专利技术实施例提供的一种载流子输运仿真装置的结构示意图。
具体实施方式
[0043]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0044]本专利技术实施例首先提供了一种载流子输运仿真方法，该方法可以应用于电子设备，如计算机终端，具体如普通电脑、量子计算机等。
[0045]下面以运行在计算机终端上为例对其进行详细说明。图1为本专利技术实施例提供的一种载流子输运仿真方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储基于载流子输运仿真方法的存储器104，可选地，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输装置106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载流子输运仿真方法，其特征在于，所述方法包括：确定半导体器件中载流子输运的初始条件和/或边界条件，以及确定开放量子模型对应的泊松方程和薛定谔方程对应的格林函数方程；基于所述初始条件和/或所述边界条件、所述泊松方程和所述薛定谔方程对应的格林函数方程确定所述半导体器件中的载流子密度，以实现所述半导体器件中载流子输运的仿真。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泊松方程为：其中，所述为含的拉普拉斯算子，所述为所述半导体器件的相对静态介电常数，所述为待确定的静电势，所述ε0为真空介电常数，所述g为载流子电荷量，所述为载流子密度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述薛定谔方程对应的格林函数方程为：其中，所述(E+iη)为能量，所述为含的拉普拉斯算子，所述为约化普朗克常数，所述为与空间相关的定向有效质量，所述为能量对应的单格林函数，所述为狄拉克函数；所述是有效势能函数，所述所述为载流子亲和力，所述为交换相关函数。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述为：其中，所述f
We
(μ
We
,E)、所述f
Ea
(μ
Ea
,E)分别为在所述几何模型的We端口、Ea端口的费米函数，所述μ
We
、所述分别为所述We端口、所述Ea端口的电化学势，所述Γ
We,
(E)、所述Γ
Ea
(E)分别为所述We端口、所述Ea端口的展宽函数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定半导体器件中载流子输运的初始条件和/或边界条件，包括：构建半导体器件的几何模型；基于有限体积法将所述几何模型网格化，得到多个第一控制体积；
确定每个所述第一控制体积的初始条件和/或边界条件。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始条件和/或所述边界条件、所述泊松方程和所述薛定谔方程对应的格林函数方程确定所述半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇杰，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：