器件效应数值模拟中漂移扩散模型的误差分析

为了确定数值模拟过程中的误差来源,并针对误差来源改进软件,减小计算误差,对半导体器件数值模拟中的采用的漂移扩散模型进行了研究。结合自主开发的半导体器件效应软件GSRES,分析了软件中漂移扩散模型的理论近似,对计算模型中由于温度分布、载流子复合/产生率、载流子迁移率等项采取近似而导致的误差进行了分析。根据误差分析和数值模拟算例,认为误差主要来自于器件内部温度场分布和迁移率模型的近似,给出了软件的适用范围。结合半导体器件的研究热点和发展趋势,对该模型中需要进行改进的近似项进行了分析。     

器件效应数值模拟中漂移扩散模型的误差分析

为了确定数值模拟过程中的误差来源,并针对误差来源改进软件,减小计算误差,对半导体器件数值模拟中的采用的漂移扩散模型进行了研究。结合自主开发的半导体器件效应软件GSRES,分析了软件中漂移扩散模型的理论近似,对计算模型中由于温度分布、载流子复合/产生率、载流子迁移率等项采取近似而导致的误差进行了分析。根据误差分析和数值模拟算例,认为误差主要来自于器件内部温度场分布和迁移率模型的近似,给出了软件的适用范围。结合半导体器件的研究热点和发展趋势,对该模型中需要进行改进的近似项进行了分析。     

使用扩散模型数值模拟二维湍流气固两相流

本文从描述多维湍流气固两相流的两流体模型出发,导出了计算湍流气固两相流中固体颗粒扩散速度的计算模型,进而基于在一维流场中颗粒的终端速度是重力加速度gi的函数,提出在多维流场中颗粒相处于一个修正的加速度场g'i的作用下,该修正的加速度g'i包含了包括重力在内的各种力的作用,这些力对颗粒的加速作用与重力对颗粒的加速作用没有区别。根据这种观点,提出了用于模拟多维湍流气固两相流的改进的扩散模型。本文使用改进的扩散模型对台阶后方的气固两相流进行了数值模拟,并将数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,改进的扩散模型的预报结果与实验结果符合得相当好。     

常压DBD二维流体模型的FCT方法数值模拟

根据常压介质阻挡放电流体模型的物理方程,采用固定网格有限差分算法,分别用四阶和六阶相位误差FCT方法模拟求解二维流体连续方程.在均匀的初始条件下研究放电雪崩过程中电子密度的时空演化,具体分析和比较两种算法的差异.FCT方法模拟求解得出的计算结果与气体放电理论吻合较好,是一种具有较好的准确性和高精度的算法.     

ITO/有机半导体/金属结构OLED器件的数值模拟

基于稳态的小信号漂移扩散方程,建立了有电极的单层有机电致发光(OLED)器件的数值模型,编制的MATLAB程序,首先模拟了文献中的OLED器件电极附近正电荷层(面电荷)对器件J-V的影响,得到了和文献中一致的结果. 模拟了ITO/PPV/Ca结构的OLED器件,模拟时,考虑了OLED阳极附近存在正体电荷,得到的J-V曲线和文献中的实验结果一致,体电荷产生了势垒,影响了电流曲线. 关键词： 有机电致发光 数值模拟 漂移扩散模型     

一种可扩展的三维半导体器件并行数值模拟算法

在基于漂移-扩散模型的三维半导体器件数值模拟中,通过有限体积法进行数值离散,采用完全耦合的牛顿迭代求解非线性代数方程组,并使用基于代数多重网格预条件子的GMRES方法求解牛顿迭代中的线性方程组,构造一种稳健且高度可扩展的非结构四面体网格上求解半导体方程的并行算法.基于PHG平台实现该算法的并行计算程序,并对PN结和MOS场效应晶体管等问题进行了最大网格规模达到5亿单元、最大并行规模达到1 024进程的大规模数值模拟实验,结果表明,该算法计算效率高,可扩展性好.     

Z箍缩丝阵动态烧蚀的二维数值模拟

采用FOI-PERFECT程序对局域欧姆加热主导的动态烧蚀进行了数值模拟研究,定量诊断并比较了烧蚀率、先驱电流和烧蚀时间,考查烧蚀阶段之初的丝等离子体的直径和丝阵的丝数对烧蚀的影响,结果表明,在等离子体流建立后,随丝数或者丝径的增加,烧蚀率增大,先驱电流减少,烧蚀时间减小。     

Z箍缩丝阵动态烧蚀的二维数值模拟

采用FOI-PERFECT程序对局域欧姆加热主导的动态烧蚀进行了数值模拟研究, 定量诊断并比较了烧蚀率、先驱电流和烧蚀时间, 考查烧蚀阶段之初的丝等离子体的直径和丝阵的丝数对烧蚀的影响, 结果表明, 在等离子体流建立后, 随丝数或者丝径的增加, 烧蚀率增大, 先驱电流减少, 烧蚀时间减小。     

地下强爆炸辐射流体动力学过程的二维数值模拟

为评估强爆炸的毁伤效应,利用流固耦合界面处理方法,考虑辐射输运引起的能量沉积过程,建立同时求解辐射流体力学方程和流体弹塑性方程的二维耦合计算方法,给出地下强爆炸时,爆室内辐射波传播、辐射能量沉积到岩土表层、岩土表层膨胀、冲击波在岩土介质中传播、爆室内高压压缩爆室壁、爆室壁振荡增大的完整物理过程.     

半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device设计与实现

针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法（FVM）离散,使用牛顿法全耦合求解“电-载流子输运-热”问题。程序采用“内核＋算法库”形式架构,支持2维和3维非结构网格、千万自由度问题并行求解,支持物理方程、离散算法、材料物理模型等的扩展开发。     

二维半导体问题在复合网格上的有限差分格式

半导体器件的瞬时状态由3个方程组成的非线性偏微分方程组的初边值问题决定.依据实际数值模拟的需要,提出了一类二维半导体问题在时空局部加密复合网格上的有限差分形式,电场位势方程、电子和空穴浓度方程分别用五点差分格式和修正迎风格式近似,且在交界面上采用线性插值,并给出了电子和空穴浓度的最大模误差估计,最后给出了数值算例.     

半导体温度计的计算机仿真

根据半导体热敏电阻与温度的关系,利用计算机进行仿真半导体温度计的实验,得到了半导体温度计温度—电流曲线。     

一种新型的光控光导半导体开关解析模型

建立了一个新型的光控光导半导体开关（简称光导开关）解析模型,该模型通过拉氏变换求解了连续性方程,考虑了载流子的表面复合和体复合效应、载流子输运过程中的载流五－载流子散射效应和漂移速度的负微分效应、光作用过程的丹倍效应和光的反射、光强随深度的衰减效应。计算了光导开关的几个重要参考并获得了开关电流和输出电压等的波形,。计算表明光电导的关系在所谓的“线性模式”下并非是严格线性的。最后将计算结果与实验结果进行了比较,两者相符较好。     

Analysis of Beam Quality Factor for Semiconductor Lasers

Output beam characteristics have been analyzed by numerical simulation for semiconductor lasers with various waveguide structures. It was found that the beam quality factors depend significantly on the transverse-mode confining structures.     

Quantum-dot Semiconductor Optical Amplifiers in State Space Model

A state space model(SSM) is derived for quantum-dot semiconductor optical amplifiers(QD-SOAs).Rate equations of QD-SOA are formulated in the form of state update equations,where average occupation probabilities along QD-SOA cavity are considered as state variables of the system.Simulations show that SSM calculates QD-SOA's static and dynamic characteristics with high accuracy.     

半导体纳米材料

介绍了半导体纳米材料的研究进展、物理特性和应用前景。