【CN110070920A】一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910308935.9

(22)申请日 2019.04.17

(71)申请人 南京邮电大学

地址 210000 江苏省南京市鼓楼区新模范

马路66号

(72)发明人 江斌　渠开放　吉娜　李桂华　

王伟　

(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所

(普通合伙) 32204

代理人 柏尚春

(51)Int.Cl.

G16C 10/00(2019.01)

(54)发明名称一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法(57)摘要本发明公开了一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，包括以下步骤：(1)从原子层面对单层二硫化钼进行二维材料结构建模；(2)计算单层二硫化钼材料的材料特性；(3)计算单层二硫化钼材料的哈密顿量导入紧束缚模型，得到带有紧束缚哈密顿参数的矩阵；(4)建立半导体器件模型，将含有紧束缚哈密顿参数的矩阵导入半导体器件模型来计算含单层二硫化钼结构的半导体器件的电学特性和输运特性。该仿真系统从二硫化钼的原子层面开始计算，将二维二硫化钼材料使用紧束缚哈密顿矩阵来表示，从而带入进行器件层面的计算，得到含有单层二硫化

钼结构的半导体器件的电学特性和输运特性。权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 110070920 A 2019.07.30

C N 110070920

A

1.一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从原子层面对单层二硫化钼进行二维材料结构建模；

(2)计算单层二硫化钼材料的材料特性，所述材料特性包括材料的能带和态密度；

(3)计算单层二硫化钼材料的紧束缚哈密顿量，根据二硫化钼材料中各原子轨道的能带贡献得到原子间的紧束缚参数，计算带有紧束缚哈密顿参数的矩阵；

(4)建立半导体器件模型，将含有紧束缚哈密顿参数的矩阵导入该模型来计算含单层二硫化钼结构的半导体器件的电学特性和输运特性。

2.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(1)中所述的单层二硫化钼结构模型，具体包括三个原子平面，中间的Mo原子平面将两个六角边平面的S原子隔开，相邻层与层之间依靠微弱的范德华力结合。

3.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(2)包括以下过程：

(1)构建二硫化钼原胞；

(2)对原胞进行弛豫求解使得结构优化至原子最低能量体系；

(3)原子最低能量体系进行自洽迭代求解薛定谔方程；

(4)在自洽求解基础上固定K点，利用非自洽算法对价电子波函数进行调制，通过调制后的波函数对应的能量得到能带结构和态密度。

4.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(3)包括以下过程：

(1)将单层二硫化钼材料的紧束缚哈密顿量表示为：

其中[H 0]表示单位原胞的哈密顿量，[H m ]表示单元格与其第m个相邻单元格之间的相互作用所产生的哈密顿量，表示从一个单元格指向其第m个相邻单元格的向量，

n表示单层二硫化钼材料的轨道数，表示波矢；

(2)将二硫化钼材料单位原胞的紧束缚哈密顿矩阵表示为：其中，和h Mo/Mo 分别表示S原子和S原子、Mo原子和Mo原子之间的相互作用所对应的哈密顿量，而h S/Mo 或者h Mo/S 表示S原子和Mo原子之间的相互作用所对应的哈密顿量；

(3)将单层二硫化钼材料的各原子轨道的能带贡献代入紧束缚哈密顿矩阵计算得到对应原子与原子之间的紧束缚参数，设置二硫化钼材料的高对称点附近有较大的权重，则含

有紧束缚哈密顿[H]参数的矩阵S(p)为：

权　利　要　求　书1/2页2CN 110070920 A