技术特征：
1.一种纳米半导体器件含时量子输运建模仿真与性能极限评估方法，其特征在于，主要包括：数值求解三维定态量子输运方程得到器件内部势能分布，将其作为含时量子输运数值仿真中不同时间步的势能初始值；采用模式空间法将三维含时薛定谔方程分解为一维含时量子输运问题和二维截面的量子限域问题，并与泊松方程耦合求解直至收敛，得到该时间步的三维电子密度分布和源漏电流，进入下一时间步；达到预设仿真时间后，得到受载流子输运时间限制的沟道电荷、源漏电流随时间变化关系；进一步地，在不同太赫兹频率栅极电压下进行上述含时量子输运仿真，对比分析沟道电荷和源漏电流对不同频率信号电压的本征瞬态响应，进而评估器件本征3db带宽、本征截止频率等性能极限。2.根据权利要求1所述的纳米半导体器件含时量子输运建模仿真与性能极限评估方法，其特征在于，采用渐进波形估计技术自洽求解三维定态薛定谔方程和泊松方程得到器件内部势能分布，将其作为含时量子输运仿真的势能初始值，合理的初始值设置可以加快收敛速度。3.根据权利要求1所述的纳米半导体器件含时量子输运建模仿真与性能极限评估方法，其特征在于：(1)采用模式空间法将三维含时薛定谔方程分解为一维含时量子输运问题和二维截面的量子限域问题，并数值求解：利用有限差分法数值求解二维量子限域问题得到二维截面的归一化本征函数和子带；针对不同子带，利用时域有限差分法数值求解一维含时量子输运方程，得到一维电子密度分布；将一维电子密度乘以二维截面的本征波函数，得到三维电子密度分布；(2)耦合求解含时量子输运方程和泊松方程：基于上述三维电子密度分布，数值求解泊松方程，得到更新后的器件势能分布；然后再次将该势能分布作为上述含时薛定谔方程的输入，迭代求解，直至电子势能收敛，得到该时间步的三维电子密度分布和源漏电流；然后，进入下一时间步的求解。4.根据权利要求1所述的纳米半导体器件含时量子输运建模仿真与性能极限评估方法，其特征在于，基于含时量子输运仿真结果可得到受载流子输运时间限制的沟道电荷、源漏电流随时间变化关系；进一步地，在不同太赫兹频率栅极电压下进行上述含时量子输运仿真，对比分析沟道电荷和源漏电流对不同频率信号电压的本征瞬态响应，进而评估器件本征3db带宽、本征截止频率等性能极限；此外，基于所述含时量子输运仿真，可研究器件在不同结构参数下，受载流子输运时间限制的本征性能变化规律。
技术总结
本发明公开了一种纳米半导体器件含时量子输运建模仿真与性能极限评估方法。该发明从含时量子输运理论出发，研究了受载流子输运时间限制的沟道电荷和源漏电流对不同太赫兹频率栅极电压的本征瞬态响应，评估了器件本征3dB带宽、本征截止频率等性能极限。主要包括：(1)数值求解三维定态量子输运方程得到器件内部势能分布，将其作为含时量子输运仿真的势能初始值；(2)利用模式空间法将三维含时薛定谔方程分解为一维含时量子输运方程和二维量子限域方程，并开发数值算法耦合求解三维含时量子输运方程和泊松方程；(3)分析仿真结果，实现含时量子输运特性和性能极限评估。该方法在高频电子器件、太赫兹电子领域具有重要应用价值。值。值。
技术研发人员：陈文超 段华丽
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.09.28
技术公布日：2023/2/3