基于量子流体动力学模型的半导体器件模拟

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工艺条件下生产的器件有着较准确的模拟结果，且数值算
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将按泰勒级数展开：
法简单，适用性较强。量子流体动力学模型结合了流体动力学的优点，并且考虑了量子效应对器件的影响，具有更高的精度。能量平衡模型准确度更高，但数值算法复杂，耗费时间较长。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ－ｂａｓｅｄ，ｓｅｌｆ－ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｄｅｖｉｃｅｓ
半导体器件模拟是运用计算机工具来进行模拟分析ＩＪ１。
如：
， Ⅳ
实质是针对半导体器件物理方程的数学求解过程。常用的半导体器件模型有漂移扩散模型，流体动力学模型，量子流
体动力学模型，能量平衡模型。其中漂移扩散模型过于简单，只能模拟比较简单的器件结构。流体动力学模型对当前
董果香
（电子科技大学物理电子学院，四川成都６１００５４）
摘要：基于量子流体动力学模型，自主编制程序开发了半导体器件仿真软件。其中包括快速、准确数值离散方法和准
确的物理模型。基于时同一个ｓｉ双极晶体管的模拟，与商用软件有近似的仿真结果。表明量子流体动力学模型具有可行性，同时也表明数值算法和物理模型的正确性关键词：量子流体动力学模型；仿真；物理模型：数值计算
第２ｌ卷第２期
Ｖｏ１．２ｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３年１月
Ｊａｎ．２０１３
基于量子流体动力学模型的半导体器件模拟
中图分类号：ＴＮ３０３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１３）０２ — ０１４０ — ０４
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｄｅｖｉｃｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｑｕａｎｔｕｍｌｕｉｆｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆａｓｔａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｎｕｍｅｉｒｃａｌｄｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄａｎａｃｃｕｒａｔｅｐｈｙｓｉｃｌａｍｏｄｅ１．ＢａｓｅｄｏｎａＳｉ
（斛）＝＋ ∑ Ｏ＇Ｘｊ＋。（Ｉｏ＇ｘｌ），１２一，Ｎ
ｊ＝ｌｄ
写成向量形式：
ｂｉｐｏｌａｒｔｒａｎｓｉｓｔｏｒａｎａｌｏｇａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈａｔｑｕａｎｔｕｍｈｙｄｏｄｒｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ，ｂｕｔａｌｓｏｓｈｏｗｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｎｕｍｅｉｒｃａｌｌｇａｏｉｔｒｈｍｓａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｑｕａｎｔｕｍｈｙｄｏｄｒｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌ；ｎｕｍｅｉｒｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ＤＯＮＧＧｕｏ— ｘｉａｎｇ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｃｉｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤ厂Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）