基于自适应并行计算的新型纳米结构半导体器件计算机模拟研究

论文摘要

本论文结合自适应技术和并行计算技术,针对新型纳米结构半导体器件建立了扩展模型,提出了一套完整一致的自适应并行计算方法,对这些器件进行计算机模拟和特性分析。该方法在器件模拟时,可以自动估计追踪物理量与电特性的变化,自动进行网格加密,达到器件特性分析上自动计算和模拟。基于自适应网格划分技术,有限体积方法,单调迭代方法,误差估计方法和并行计算方法开发出的模拟工具,已经成功的应用到模拟硅基器件,有机发光器件和纳米结构MOS器件。实验结果表明提出的方法在器件特性分析上达到了很高的精度。所提出的理论与算法已开发出一套计算机模拟程序,可以用于不同尺寸,不同结构的新型纳米结构半导体器件的特性分析;理论分析和实际测试的结果都显示了其具有良好的收敛性、高效性,可以实现对新型纳米结构半导体器件快速、精确的计算机模拟。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 计算机模拟半导体器件的发展
• 1.1.1 计算机模拟的概念
• 1.1.2 计算机模拟半导体器件的发展
• 1.2 计算机模拟半导体器件的模型
• 1.2.1 漂移扩散模型和流体动力学模型
• 1.2.2 薛定谔-泊松模型
• 1.3 计算机模拟的关键技术
• 1.3.1 计算方法
• 1.3.2 并行计算技术
• 1.4 本论文的主要工作和意义
• 第二章 自适应网格划分及并行处理方法
• 2.1 概述
• 2.2 数值模型
• 2.2.1 漂移扩散模型
• 2.2.2 边界条件
• 2.3 自适应计算方法
• 2.4 并行算法
• 2.4.1 并行算法基础
• 2.4.2 并行计算体系结构及计算环境
• 2.4.3 开发的并行算法
• 2.5 模拟结果及分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 自适应有限体积方法模拟有机发光器件
• 3.1 概述
• 3.2 有机发光器件的数值模型
• 3.2.1 有机发光器件的基本原理及主要参数性能
• 3.2.2 有机发光器件的漂移扩散模型
• 3.3 自适应有限体积方法模拟双层有机发光器件电学特性
• 3.3.1 自适应有限体积方法
• 3.3.2 模拟结果及分析
• 3.4 计算机模拟多层有机发光器件特性
• 3.4.1 基于传递矩阵的数值模型
• 3.4.2 模拟结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 并行模拟纳米半导体器件
• 4.1 概述
• 4.2 全量子效应的数值模型
• 4.3 计算方法和并行算法
• 4.4 模拟结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与研究展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 发表的文章
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢