[发明专利]一种高数值精度量子隧穿器件模拟方法

权利要求书

1.一种高数值精度量子隧穿器件模拟方法，其特征在于，该方法包含：

S1、初始化器件几何区域网格，并猜测初始网格的格点变量的初始值，格点变量值包括静电势、电子/空穴准Fermi势、电子/空穴系综温度；

S2、运行热平衡泊松方程求解过程与网格优化过程，获得优化网格及格点值；

S3、处理外加器件工作参数，使其适合器件模拟应用，所述外加器件工作参数的处理方式包括：偏压的归一化、施加方向修正；

S4、结合器件外加工作参数，在当前网格上运行工作条件求解过程，生成优化网格及相应格点变量值，并计算相应电学特性参数；

S5、判断是否有新工作条件；如有，则返回到S3；没有，则输出电学性能曲线；

其中，所述步骤S2中的热平衡泊松方程求解与网格优化过程的运行步骤，包含：

S2.0、给定网格G0及其格点变量的初始猜测值X0，设置迭代次数计数k＝1；

S2.1、运行一般泊松方程求解过程与通用网格优化过程，获得优化网格及其格点静电势值，所述一般泊松方程为SRH复合模型的寿命因子等于本征寿命的泊松方程；

S2.2、判断是否存在BTB隧穿区间；如果是，则转到步骤S2.3；否则，直接进入步骤S2.4；

S2.3、运行非局域量子隧穿修正泊松方程求解与隧穿网格优化过程，获得优化网格及其格点静电势值；

S2.4、依据网格优化过程信息进行阶段程序信息处理；

其中，步骤S4中，工作条件求解过程包含如下步骤：

S4.0、给定工作参数，以及网格，设置迭代次数计数初始值为1；

S4.1、依据多数载流子浓度守恒条件修正格点变量值获得格点变量初始值；

S4.2、运行非局域量子隧穿修正泊松方程求解过程、非局域量子隧穿修正的电子/空穴输运方程求解过程，根据输出信息判断过程是否成功；若是，则进行步骤S4.5；

S4.3、计算所有格点变量中第k+1次与第k次值之差的无穷范数值并判断该值是否小于内循环中止标准ε₃：

满足时进入S4.5，否则进入S4.4；

其中，V是静电势、φ_n是电子准费米势、φ_p是空穴准费米势、T_e是电子温度、T_h是空穴温度；

S4.4、更新k＝k+1，测试k是否小于外循环次数；成立，则进入S4.2；否则进入S4.5；

S4.5、输出过程信息、网格以及格点变量值。

2.如权利要求1所述的高数值精度量子隧穿器件模拟方法，其特征在于，所述步骤S2.1中，一般泊松方程求解过程与通用网格优化过程步骤包含：S2.1.1、运行一般泊松方程求解过程，获得格点静电势值；

S2.1.2、输入网格及格点变量值，选取静电势格点值为参考变量，运行通用网格优化过程，获得优化网格及格点静电势值；

S2.1.3、测试网格优化过程是否满足终止条件；如果满足，则进入步骤S2.1.4；否则返回步骤S2.1.1，开始新一次迭代求解；

S2.1.4、输出过程信息、网格及其格点变量值。

3.如权利要求2所述的高数值精度量子隧穿器件模拟方法，其特征在于，所述通用网格优化过程是以网格上格点变量值的二次导数与网格直径之积作为控制函数的优化过程。

4.如权利要求2所述的高数值精度量子隧穿器件模拟方法，其特征在于，所述步骤S2.3中，需要交替运行隧穿网格优化过程与非局域量子隧穿修正泊松方程求解过程，获得优化网格及格点静电势值，步骤包括：

S2.3.1、运行隧穿网格优化过程，优化隧穿区域网格格点空间位置；

S2.3.2、运行非局域量子隧穿修正泊松方程求解过程，获得新网格格点变量值；

S2.3.3、测试网格优化过程是否满足终止条件；如果满足，则进入步骤S2.3.4，否则返回步骤S2.3.1，开始新一次网格优化过程；

S2.3.4、输出网格优化过程信息、优化网格及其格点变量值。

5.如权利要求4所述的高数值精度量子隧穿器件模拟方法，其特征在于，所述隧穿网格优化过程是以双边电场强度乘积作为控制参数的优化过程。