《QM/EM混合算法的發展及其在無接面場效應管模擬中的套用》是依託香港大學深圳研究院，由陳冠華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：QM/EM混合算法的發展及其在無接面場效應管模擬中的套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳冠華
- 依託單位：香港大學深圳研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電子元件的微型化一直遵循摩爾定律。以此趨勢，幾年內電晶體的尺寸將接近十納米。屆時現有的電子器件設計方法將不再適用，取而代之的將是全新的器件結構與仿真方法,量子效應將被納入到模擬過程。..現有的電晶體都基於PN結。然而在納米尺度上實現PN結，則面臨著製造工藝及成本上的限制。最近，實驗室里已經實現了三柵結構的矽納米線製成的無接面電晶體。由於不存在PN結，設備的摻雜濃度是均勻的。這將極大的簡化工藝，降低成本。因此無接面電晶體有望成為新一代的電子器件。..受QM/MM方法的啟發，我們開發了一套量子力學/電磁學(QM/EM)混合算法，把量子力學的精確性和電磁學的高效性結合起來。在這裡，我們將進一步發展該方法，並用於模擬無接面電晶體，計算其I-V曲線，進而構建簡約模型。使用簡約模型，我們可以在現有的電路模擬器上進行模擬，了解其工作機理並進行最佳化。該項目將首次實現從第一性原理到電子工程設計的跨越。
結題摘要
電子元件的微型化一直遵循摩爾定律。以此趨勢，幾年內電晶體的尺寸將接近十納米。屆時現有的電子器件設計方法將不再適用，取而代之的將是全新的器件結構與仿真方法,量子效應將被納入到模擬過程。受QM/MM 方法的啟發，我們開發了一套量子力學/電磁學(QM/EM)混合算法，把量子力學的精確性和電磁學的高效性結合起來。在本項目中，我們進一步發展了QM/EM方法，較大地提升了其模擬能力，準確性和計算效率。在方法論發展的基礎上，我們將其套用到兩個重要領域：（1） 在原子層面模擬現實尺寸無接面電晶體，計算其IV曲線，進而構建簡約模型。並使用該簡約模型在現有的電路模擬器上進行模擬，了解其工作機理並進行最佳化。首次實現了從第一性原理到電子工程設計的跨越； （2）在量子力學層面模擬納米光學器件。通過QM/EM頻域算法以及聲子-電子耦合作用，我們首次實現了第一性原理模擬真實條件下納米光伏器件以及納米發光二極體中的光電過程，在相關領域發展中邁出重要一步。本項目取得一系列有影響力的創新研究成果，在國際知名SCI期刊發表11篇論文。核心成員任志勇博士入選“青年千人”並獲得國家自然科學基金委的“優秀青年科學基金”。
