一、IMPLICIT-EXPLICIT MULTISTEP FINITE ELEMENT METHODS FOR THE SEMICONDUCTOR DEVICE PROBLEM（论文文献综述）
黄成熊[1]（2021）在《基于表面势的MOSFET模型研究及其应用》文中提出近年来,智能便捷的无线通信技术发展迅速,万物互联把丰富多彩的智能电子设备带入我们的生活。射频前端集成电路已经成为学术界和工业界的研究热点,而集成电路设计常常受限于半导体技术。为了适应最新通信技术和集成电路芯片设计的需求,先进半导体工艺器件物理尺寸需要不断减小,从而提高有源器件的截止频率。在各种半导体工艺中,对于相同的工艺节点,III-V族化合物工艺半导体成本相对较高,很难在民用产品中广泛使用,而硅基MOSFET因其工艺成熟、低成本、低功耗、高可靠性和高集成度等诸多优势而成为大多数射频芯片的首选。因此对该工艺器件模型的研究也得到了越来越多的关注,准确的器件模型在电路设计和半导体工艺的迭代、开发中具有无可替代的指导作用。本文基于CMOS 65 nm工艺,对晶体管模型进行了一系列的研究。本文首先通过对硅基MOSFET器件模型的发展历程和研究现状的学习,明确了模型研究的必要性和重要性,并简单介绍了MOSFET的基本物理结构和工作原理以及物理基表面势模型。接着为了得到准确的晶体管测试数据,本文基于多物理场端口耦合理论,首先对完整的嵌入测试结构进行了准确的模型表征,然后利用测试和模型计算结合的去嵌入方法对测试数据进行了去嵌入处理。在此基础上,本文考虑了寄生/耦合效应和多指分布效应对晶体管模型的影响,建立了全偏置条件下的晶体管小信号等效电路模型,并验证了该模型的准确性。然后,以全偏置小信号模型为基础,本文基于栅电荷经验模型建立了同时满足电荷守恒、高阶可导的对称非线性电容模型。经验证,该模型能准确描述晶体管的本征电容特性。另外,本文结合物理基模型的众多特性和优势,通过对表面势理论和沟道电荷分布的研究,首先推导了表面势隐函数方程,然后在漏-源电流模型中对沟道长度调制进行了非线性偏置修正;同时本文基于对晶体管沟道载流子分布特性的学习和研究,采用高斯分布函数来描述载流子的非均匀分布,并进一步提出了改进的漏电流模型。经过实际流片测试验证,本文提出的基于表面势的非线性漏-源电流模型可以将模型均方根误差在全域内降低一个数量级。最后,本文将改进的非线性电容和电流模型应用于晶体管功率仿真中,验证结果显示,该模型不仅经验参数少,而且对晶体管的输出功率,功率附加效率和增益特性表征较为准确。
李星[2]（2021）在《基于时域间断伽辽金方法的多尺度电磁问题研究》文中进行了进一步梳理随着当代武器装备和电子器件的迅速增长,例如大功率真空电子器件、军舰和装甲导弹等系统,在微波器件设计、卫星通信及雷达等领域都各自发挥着重要的作用。实际上,这些设备本身表面可能设置有各类天线、传感器等细小装置,同时组成的介质材料往往是各不相同的,使得整个设备的物理特性变得非常复杂,因此具有几何及材料的多尺度特征。此外,在现代战场中,为了发挥不同的战场功效,辐射源的数量变得越来越大,而这导致电磁环境日趋复杂,尤其是高功率微波等强电磁脉冲形成的电磁脉冲场,对多尺度装备来说可能是致命的。因此,为保证多尺度装备能够在复杂电磁环境中充分发挥其战斗效能,研究其电磁参数是刻不容缓的。然而现有的数值计算方法往往不能够很好地满足当前复杂环境下多尺度问题的高性能、高精度的三维电磁仿真。因此,迫切需要针对复杂电磁环境下的多尺度问题开展更加精确高效的算法研究,为仿真分析软件奠定可靠的理论基础。本论文主要围绕复杂电磁环境下的多尺度问题在频域和时域上的仿真分析开展研究工作,主要内容及创新点体现在以下五个方面:1、基于矢量有限元理论,以微波管输入输出窗为研究对象,提出了一种模型降阶的自适应快速扫频方法。该方法主要包含以下三个技术:1)通过切比雪夫函数逼近方式得到降阶模型的展开子空间,避免了Taylor级数展开求导运算的耗时、复杂性。2)提出内外嵌套的误差判定条件,以便快速准确地寻找最佳降阶空间。3)定义收敛半径,提出一个有效的自适应扫频技术,进而得到全频带的频变参数。2、针对三维时域Maxwell方程的求解,对时域间断伽辽金算法（DGTD）展开了系统的研究工作。通过四面体单元进行网格剖分,采用形式简单的节点标量基函数,并结合数值通量形成DGTD的半离散格式。在时间离散上,通过应用显式的时间迭代格式来得到DGTD的全离散格式,根据DGTD单元性,就可以迭代出每个单元上的场值。此外,本文详细给出了边界处理、各种激励源形式、DGTD的加源方式及稳定性分析。通过数值算例,验证了该算法的准确性,为后期研究显隐算法奠定扎实的理论基础。3、为了降低DGTD中自由未知量（DOFs）个数,由频域杂交间断伽辽金算法（HDG）发展而来,结合隐式时间格式,提出一种时域杂交间断伽辽金算法（imHDGTD）用于求解三维时域Maxwell方程。该方法主要包含以下五个技术:1)经过四面体的网格剖分后,对体单元和面单元采用一致的标量叠层基函数,为后期矩阵预处理做准备。2)空间离散时,在面单元上引入杂交量来替换DGTD中的数值通量,结合守恒条件,最终形成一个全局线性系统。由于全局系统的变量只有杂交量,因此大大降低了DOFs。3)根据全局线性系统,在时间离散上采用无条件稳定的隐式Crank–Nicolson（CN）时间格式,能够有效扩大显式时间格式在细网格处的时间步长,进而推导出imHDGTD的全离散格式。4)本文将杂交量视为待求常量,从而减少杂交量时间迭代的计算消耗。一旦根据全局线性系统求出杂交量,便可以由局部线性系统得到每个单元的场值。5)拓展imHDGTD算法的边界应用,不仅给出HDG算法常用的吸收边界条件（absorbing boundary condition,ABC）边界形式,还在imHDGTD中推导了完全匹配层（Perfectly Matched Layer,PML）边界形式,并成功用于波导传输问题。4、为了降低隐式时间格式求解全局矩阵（随网格数、阶数的增大,可能存在病态矩阵）的复杂度,在时域imHDGTD算法中首次提出了一种有效的矩阵处理技术:通过基函数的叠层性,采用p型多重网格预处理技术来提升imHDGTD算法对全局线性系统的求解速度。现有HDG大都基于无源时域Maxwell方程在边界处进行加源处理,考虑到在实际电磁场问题中,激励源的类型是多样化的。因此,本文基于有源的时域Maxwell方程,对前期的imHDGTD进行了扩展研究,并针对不同电流源和磁流源项给出了具体的处理技术。5、为了进一步提升时域算法求解复杂多尺度问题的计算性能,本文将显式ex DGTD与隐式imHDGTD方法的优点相结合,提出了一种新型的三维显隐时域电磁学数值方法（ex-imHDGTD）,该方法主要包含以下四个技术:1)根据离散网格的尺寸,将整个计算区域拆分为粗、细两个子网格部分。在粗网格上采用ex DGTD方法,在细网格区域采用imHDGTD方法。2)在时间迭代上,运用Verlet时间格式,从而避免全显式时间格式的时间步长受限于细网格尺寸的稳定性,同时也避免采用全隐式时间格式导致产生很大维数的系统矩阵。3)边界处理,首次将PML和ABC边界分别应用到提出的显隐ex-imHDGTD算法中。4)首次将总场格式、总场散射场的加源格式运用到新型的显隐算法中。最后,通过复杂的波导、飞机等算例,验证该算法具有较少的DOFs,相比ex DGTD、imHDGTD以及传统的显隐DGTD方法,能够大大缩减总体仿真的内存与计算时间,这对时域电磁学多尺度问题的求解提供了一种分析方法。
杨录峰[3]（2021）在《几类奇异摄动问题的高精度数值方法研究》文中提出谱方法因其具有谱精度,被广泛的用于各种问题的数值求解之中,但对于奇异摄动问题,经典谱方法需要大量节点才能刻画边界层的变化规律,得到高精度的数值解.为了改善奇异摄动问题数值模拟的效率,一部分学者从减轻问题的奇异性出发,将问题的解分解为正则分量和奇异分量分别求解;另一部分致力于改进数值方法,使网格节点更多的向边界层聚集,以适应奇异摄动问题求解的需要.本文结合这两类处理方法的优点,提出了基于奇异分离技术的谱方法.第一章介绍了奇异摄动问题的研究背景、研究进展以及本文的研究问题和主要工作.第二章考虑二阶奇异摄动问题,首先利用渐近展开理论结果预先确定边界层的位置和宽度,即确定sinh变换的参数,使Chebyshev-Gauss-Lobatto节点向边界层聚集,然后利用奇异分离技术将奇异摄动问题分解为弱奇异辅助边值问题和确定边界层校正函数的问题.利用含sinh变换的有理谱方法求解弱奇异摄动边值问题,得到解的正则分量,利用边界条件和问题的特征值,显式确定奇异校正函数,并给出了误差估计式.对于变系数问题,利用奇异摄动分离构造校正函数,然后利用谱方法求解正则分量及奇异分量的待定参数,进而组合得到原问题的数值解,最后通过数值实验,验证理论结果.第三章考虑二阶奇异摄动方程组问题,利用基于奇异分离技术的有理谱方法分别求解弱耦合反应扩散问题和强耦合对流扩散问题,分别推导并证明了通解表达式,然后应用有理谱方法求解弱奇异摄动问题确定原问题的一个特解,并利用边界条件确定了奇异校正函数的显式表达式,并证明了该方法当很小时几乎达到谱精度.对于变系数奇异摄动方程组,我们同样利用系数矩阵的特征值和相应的特征向量构造校正函数刻画奇异分量,然后利用谱方法求解弱奇异方程组,得到正则分量与奇异分量的参数,组合奇异分量与正则分量得到问题的解.最后利用数值算例验证了理论分析的结果.第四章考虑含不连续源项或界面条件的奇异摄动问题的数值模拟.将整个区间上的奇异摄动问题分解为左、右子问题,然后对每个子问题采用有理谱方法求解弱奇异性问题确定正则分量,利用边界条件和界面条件确定奇异校正函数的参数,最后利用缝接法得到原问题的解.数值实验验证了该方法能够高精度的求解此类问题.第五章对于抛物型奇异摄动问题和时间分数阶奇异摄动问题.利用Laplace变换法将非定常微分方程变换为频域上的关于空间变量的常微分方程边值问题,然后利用基于奇异分离技术的谱方法求解含参数的奇异摄动边值问题,利用最后利用Talbot方法,数值求解逆Laplace变换得到原问题的数值解.Laplace变换的使用规避了时间演进中对时间步长的限制要求.数值实验验证该方法具有高精度.
朱瑞敏[4]（2020）在《大规模电力电子系统器件级高效并行仿真方法及电磁骚扰特性研究》文中研究指明以IGBT和MOSFET为代表的功率半导体器件在如今的电力系统内被广泛应用于电能变换和传输,由其组成的电力电子换流器在运行过程中会不可避免地产生高频传导和辐射电磁骚扰。对电力电子设备的电磁兼容特性进行分析、预测需要对其进行器件级建模和仿真。现代电力系统中的换流器通常含有大量功率半导体器件,以至于基于传统电路分析软件的仿真将耗时过长甚至难以收敛。本文在国家自然科学基金项目“柔性直流换流系统宽频建模及电磁骚扰特性的研究”（项目编号:51207054）的资助下,对大规模电力电子系统器件级小步长时域精细仿真方法进行了研究,主要内容如下:研究了模块化多电平换流器子模块级并行仿真方法。采用开关电阻理想模型对模块化多电平换流器中的子模块进行建模,同时利用反向欧拉公式对子模块电容进行时间离散,进而得到每个子模块的离散电路模型。提出了模块化多电平换流器子模块电压-电流解耦方法,通过引入一个时间步长的延迟,实现了子模块与所连接桥臂的电路解耦,二者通过桥臂电流与子模块输出电压进行电信号交互,从而使得各个子模块的计算可以并行地执行。以实际柔性直流输电工程为例,利用NVIDIA Tesla V100 GPU,基于CUDA C语言对建立的并行仿真模型进行编程实现,分析了不同电容均压策略对双端输电工程系统级谐波的影响。在此基础之上,为了在工程设计阶段分析模块化多电平换流器的电磁骚扰特性,建立了 3.3 kV高压IGBT模块的物理模型,该模型同时考虑了器件的非线性特性和暂态开关特性。通过ANSYS Q3D对模块进行了 3D建模,充分考虑了封装结构内部的PCB板、键合线以及出线端子引起的杂散电容、电阻和电感,建立了模块的8节点宽频电路模型。采用同样的方法对母排连接的子模块和铜排连接的模块化多电平换流阀塔进行了 3D建模,得到了整个换流阀塔的杂散电容。通过对杂散电容矩阵进行变换,总结了阀塔中的电容分布规律并对电容矩阵进行了化简。通过将子模块电路进行线性化和时间离散化,并将其从主电路解耦,建立了各子模块含有内部独立源的对地二端口宽频等效模型,该模型同时考虑了 IGBT和续流二极管的开关特性以及相应结构中的杂散参数。通过GPU细粒度并行仿真,实现了 201电平高压柔性直流换流器的传导电磁骚扰强度计算,分析了控制策略、电路参数以及运行工况对换流系统传导电磁骚扰的影响规律。该方法适用于所有模块化类电力电子设备的建模分析。模块化多电平换流器的换相发生于子模块的半桥或全桥结构中,而两电平或者中性点钳位三电平换流器的换相发生在换流器同一相的两个桥臂之间,无法采用电压-电流解耦的形式。基于目前正在发展的铁路直流牵引系统,建立了SiC MOSFET的宽频电路模型,通过传输线解耦和MOSFET器件诺顿等效参数提取,提出了以三电平换流器为电机拖动单元的多端中压直流系统的分层并行高效仿真计算方法,该方法可用于已有的城铁工程和未来直流高铁工程设计阶段的电磁骚扰特性高效预测分析,适用于两电平PWM换流器以及任意电平的中性点钳位换流器。提出了电力电子换流器辐射电磁骚扰受控制策略和电路参数影响规律的计算和分析方法。以结构最为复杂的模块化多电平换流阀塔为例,将换流器结构视为复杂拓扑空间天线,对天线辐射单元进行分解,以辐射效果最为显着的各子模块电压作为激励。利用高频电路时域仿真得到的电压波形,实现了换流阀厅近场辐射强度预测,同时分析了电容均压策略、控制周期、电路参数选择以及运行工况对辐射电磁骚扰的影响,为换流站内电磁辐射的抑制提供了理论参考。
陈亮[5]（2020）在《集成电路的多物理场建模仿真技术研究》文中研究指明随着三维集成电路技术的迅速发展,芯片朝着高密度、多功能、小型化、高性能等方向发展。高速数字信号的频谱已经进入微波波段,引起芯片的电磁兼容问题;不断提高的功耗密度导致芯片严重的热可靠性问题;持续增长的电流密度触发铜导体电迁移失效问题。并且,三个物理场（电磁场/电场、热场和电迁移应力场）之间存在相互作用与耦合效应,是复杂的非线性问题。因此,多物理场耦合分析对集成电路的设计尤为重要。本学位论文主要研究麦克斯韦方程组、热传导方程和电迁移科合隆方程的解析和数值方法。然后,基于数值和解析方法,结合多物理场之间的联系,对集成电路进行多物理场耦合分析。本文的主要研究成果归纳如下:1.基于导体表面粗糙度的梯度模型,推导出线性电导率的解析解与任意电导率的半解析解。根据提出的半解析梯度模型,分析具有同一均方根值的不同分布（均匀、正态和瑞利分布）对传输线导体损耗的影响。证明了导体粗糙度不仅和均方根值有关,也和表面高度分布有关。为描述导体表面粗糙度提供了一个更加合理的模型。2.基于交替方向隐式时域有限差分数值方法,求解嵌入德拜色散模型的麦克斯韦方程组,分析空腔介质谐振器封装天线的屏蔽效能以及空腔内电路的电磁兼容问题。以高斯平面波作为激励,将时域响应做傅里叶变换得到频域电磁场,根据公式得到屏蔽效能,研究屏蔽腔的频域特性。然后,分析高斯脉冲波对屏蔽腔内电路的数字信号影响,研究屏蔽腔的时域特性。为屏蔽腔的设计提供理论依据。3.提出解析方法分析电源供电网络互连线的一维稳态热传导问题。引入半边界Rao-Wilton-Glisson（RWG）基函数,改进的泊松方程方法可以处理三类热边界条件,分析任意二维结构的稳态热传导问题。基于交替方向隐式方法,将空间差分格式等效为热阻,建立热阻网络,分析三维结构的瞬态热传导问题。根据混合物理论,建立硅通孔阵列和微流道阵列的等效电阻计算公式,分析复杂的结构和流体传热问题。为集成电路的热分析提供了高效工具。4.采用分离变量法求解电迁移科合隆方程,分析电源供电网络互连线的电迁移应力分布。其中,分离变量法的关键步骤是特征根的确定,对于多段直线与星形分支线特殊结构,推导其特征根的解析解;针对复杂电源供电网络互连线结构,采用Wittrick-Williams（WW）数值算法计算特征根值。提出快速高斯消去法和弦割法加速传统WW算法,根据矩阵行列式特性,取高斯消去后得到的上三角形矩阵对角线上最后一个元素作为矩阵行列式的值,避免了级联相乘运算与数值溢出。5.基于上述提出的解析方法和数值方法,研究电磁场/电场、热场和电迁移应力的多物理场耦合效应。首先,基于提出的半解析梯度导体粗糙度模型,分析粗糙度对传输线的导体损耗以及平均功率容量的影响,从频域研究电磁-热耦合效应。其次,采用交替方向隐式数值方法研究德拜色散媒质的瞬态电磁-热耦合响应,从时域研究电磁-热耦合机理。然后,采用改进的泊松方程方法分析Gallium Nitride（Ga N）功率器件的热分布,研究电-热耦合引起的自热效应。再用安德森加速方法提高电-热耦合的传统迭代法的收敛速度。最后,基于电迁移-热迁移联合方程,分析电源供电网络互连线的电-热-应力耦合效应。
王芹,马召灿,白石阳,张林波,卢本卓,李鸿亮[6]（2020）在《三维半导体器件漂移扩散模型的并行有限元方法研究》文中认为本文设计了一种新的三维自适应迎风稳定化有限元方法（SUPG-IP）,并对比研究了几种半导体器件模拟的并行有限元方法.数值模拟结果表明:稳定化有限元方法适用于大偏压以及高掺杂器件模拟;而经典的Zlamal有限元方法更适用于计算半导体器件的电学响应曲线.我们基于三维并行自适应有限元平台PHG开发了半导体器件漂移扩散模型求解器DevSim,并对几种典型的半导体器件进行了模拟测试.计算结果与商业软件Sentaurus吻合较好,验证了算法的有效性.我们对PN结进行了超大规模网格并行模拟测试,网格达8亿单元并使用2048进程计算,展示了算法良好的并行可扩展性.
马召灿,许竞劼,卢本卓,李鸿亮[7]（2020）在《半导体器件电离辐照损伤效应模拟的数值算法及应用》文中进行了进一步梳理本文研究了半导体器件伽马辐照电离损伤效应定量物理模型系列算法,其中包括有限元空间离散、隐式时间积分以及非线性系统解耦迭代算法.算法有效地处理了电离损伤模型多组分、电-输运-反应多物理耦合以及强刚性等难点.基于三维并行有限元平台（PHG）,我们完成了半导体器件电离辐照效应三维并行求解器TIDSim的研制.针对典型场效应晶体管NMOS、双极晶体管GLPNP进行了电离辐照损伤模拟,数值模拟结果与器件辐照实验数据吻合.
韩佳琦[8]（2020）在《含有一般容量项的非线性对流扩散方程的全隐有限元方法和全隐特征修正有限元方法》文中认为本文对于含有一般容量项的非线性对流扩散方程,研究其全隐有限元离散格式的基本性质及其迭代加速求解方法,以实现问题的快速精确求解.从一维问题出发,根据对流是否占优,分两种情况展开研究.在扩散占优的情况下,利用全隐标准有限元离散求解;在对流占优的情况下,设计全隐特征修正有限元离散求解,以避免出现非物理的数值振荡和数值弥散.并采用“线性化-离散”技术,分别设计了与这两种非线性有限元格式匹配的Picard-Newton迭代加速方法,来实现非线性问题的高效求解.通过引入有限元投影和发展新的论证技术,对离散格式和迭代方法的基本性质进行了严格的理论分析.证明了非线性标准有限元格式的解存在唯一、绝对稳定,且具有一阶时间和最优阶空间L∞（L2）收敛性;其Picard-Newton迭代方法具有相同的收敛精度,且Picard迭代和Newton迭代分别具有线性和二次收敛速度.并证明了非线性特征有限元格式解的存在性与一阶时间和最优阶空间L∞（L2）收敛性;其Picard-Newton迭代方法具有相同的收敛精度,且Picard迭代和Newton迭代分别具有线性和超线性收敛速度.对于全隐有限元离散格式在均匀网格上进行数值实验,验证了理论分析结果.文中思想和方法可向多维情形和二阶时间精度格式推广.
李文翰[9]（2019）在《复杂小目标体多分辨电磁仿真与高分辨成像方法研究》文中提出小尺度目标体是指各研究领域中相对尺度较小的目标体,在不同领域中,对于“小尺度”这一概念定义是不同的。但是需要研究的小尺度目标体的结构日趋复杂,探测分辨率要求不断提高,探测任务越发困难,对现有装备的探测能力和探测方法提出了挑战。在以往的探测中,往往首先要有探测装备,依据该装备研究探测的理论和方法,这样会导致由于激发的辐射场先天不足,即使在后期加强处理,也不能满足探测的要求。因此现代仪器和装备的制造需要首先在理论和方法技术的研究上实现创新,通过大量的仿真,研究场的分布特征,提出新的成像方法,以此为基础研制仪器和装备,完成探测任务。复杂小目标体的探测是目前电磁探测领域研究的难点问题。这不但需要丰富的谐波成分满足分辨能力的需求,同时还需要优化辐射源以提高辐射能量和转化效率。除此之外,还应加入多分辨和多尺度信息提取等技术进一步提高仪器装备的分辨能力。目前,复杂激发、复杂接收信号和多分辨信号处理等探测理念被用来解决目前探测任务中辐射源的辐射能力不足,分辨能力不足和抗干扰能力差等问题。对于复杂小目标体的探测,由于传统的辐射源在发射机理上存在瓶颈,难以对复杂结构的目标体进行高分辨的探测。因此,想要获得清晰的分辨效果,就必须从改变辐射源和探测方法和技术入手,优化辐射源的结构、提高辐射水平以及扩展谐波范围。为了使本文的研究具体化且使研究具有一般性,从三种不同领域的探测问题入手,逐一解决复杂小目标体的高分辨探测问题。对于脑瘤的早期检测问题,本文使用瞬变电磁阵列源作为辐射源,优化辐射脉冲,并利用视介电常数成像方法,解决脑胶质瘤的早期检测问题;使用高性能瞬变电磁“喇叭”源的良好辐射特性,以及优化辐射脉冲,解决太空碎片的预警问题;使用高性能瞬变电磁“喇叭”源、多分辨技术和多尺度信息提取技术,通过波场变换和偏移成像技术,解决城市地下空间的多尺度探测问题。从以上的探测问题不难发现,三种领域的探测工作均存在同样的因素,即根据被测物的物态属性不同,需要对探测装备进行优化调整。以最优脉冲选择为例,总会有一种脉冲最适合探测特定材质、尺度的目标体;如果不对辐射脉冲进行选择,那么探测时的分辨率会受到不同程度的损失,不利于探测问题的解决。又以城市地下空间的多尺度目标体探测为例,由于目标体尺度不一,仅仅优选出一组探测脉冲是远远不够的,想解决多尺度目标体的探测问题,需要利用多组脉冲对特定的多尺度目标体进行扫描式的探测,弥补单一脉冲在有效谐波上的不足。以上的实例说明,在制造探测装备前需要全面的了解辐射源的激发过程,目标体的响应情况等因素。盲目的制造仪器装备并不能将辐射源的探测效率提高,甚至可能无法达到预期的探测效果。随着现代探测技术的发展,已经不再局限于单一辐射源,单一辐射脉冲等简单探测方法,随着被测目标体的结构和材质的不断复杂,相应的探测方法也需要不断完善,探测方法服务被测目标的时代终将成为科学发展的趋势。
江佳霖[10]（2019）在《硅基张应变锗光源的技术研究》文中研究表明随着信息技术日新月异的的发展以及“大数据”、“万物互联”等概念的提出,当今社会的信息量正呈现爆炸式的增长态势。海量信息的产生,对信息的处理、传输和存储都提出了前所未有的要求。过去的几十年里,信息产业的兴盛得益于集成电路技术的不断进步。然而,随着半导体工艺逐渐接近极限,集成电路的性能提升速度日趋缓慢。另一方面,微电子器件中传统的电互连方式也在高速、高集成密度的情况下表现出性能瓶颈。为了寻求高速、低能耗的信息处理和传输方案,人们开始将目光投向光子学技术。硅基光子学是一个被寄予厚望的技术方向。首先,利用光子技术的高速性、并行性以及低损耗性等优势,电学领域中信息处理和传输的瓶颈问题将迎刃而解。其次,硅光子技术延续了微电子产业长期研发投入的硅材料工艺,即互补金属氧化物半导体（Complementary metal oxide semiconductor,CMOS）工艺,因而能较好地与现有的微电子技术兼容并且具有很低的制造成本。此外,由于其高度集成化的特点,硅光子技术还能在光谱学、传感等领域颠覆传统的光学技术。虽然硅基光子学在过去二十年里取得了令人瞩目的成就,但最为核心的单片集成硅基光源却仍然没有理想的解决方案,这极大限制了硅光子技术的应用与进一步发展。在国家自然科学基金重点项目的资助下,本论文围绕着硅基张应变锗光源,开展了一系列理论分析、器件设计以及实验验证研究,取得的创新性研究成果如下:（1）建立了一套分析应变体材料锗以及应变锗硅量子阱光增益特性的理论模型。该模型包括Γ点和L点附近的能带结构计算、直接带隙光增益计算以及自由载流子吸收计算。基于此模型,能够分析应变以及n型掺杂对材料净光增益谱的影响。因此其可以作为设计应变体材料锗和锗硅量子阱光源的理论框架。（2）计算了单轴张应变、n型掺杂Ge/SiGe量子阱的净光增益谱,并分析讨论了应变量和n掺杂浓度对净增益峰值和透明载流子浓度的影响。理论计算结果表明,单轴张应变将使Ge/SiGe量子阱TE偏振光的增益大于TM偏振光。同时,单轴张应变对材料净光增益有显着的增强作用,对透明载流子浓度有明显的降低作用。在合理的应变量（4%）以及n掺杂浓度下(1×1019 cm-3)下,Ge/Si0.15Ge0.85量子阱的净光增益可达到2061 cm-1。（3）提出了一种基于单轴张应变体材料锗的电驱动分布式布拉格反射器激光器,该激光器利用微桥结构引入张应变,利用水平纵向pn结注入载流子,利用脊形波导和波导侧壁布拉格光栅构成光学谐振腔。结合力学、光学以及半导体电输运仿真,分析了应变量和n掺杂浓度对激光器阈值电流密度以及内量子效率的影响。仿真结果显示,在当前的材料晶体质量下,阈值电流密度为80 kA/cm2,通过优化材料质量可以将阈值电流密度降低到29 kA/cm2。为了与传统垂直注入激光器比较,对电流密度进行了等效校正,等效后的阈值电流密度为4.8 kA/cm2,与双异质结Ⅲ-Ⅴ族半导体激光器在同一量级。（4）对比了单轴张应变体材料锗和锗硅量子阱激光器的阈值特性。提出了基于大反射带宽弧形光栅的DBR谐振腔结构,使器件的制作容差得到较大改善。仿真结果表明,在同等张应变下,锗硅量子阱激光器的阈值电流密度要远高于体材料锗激光器。通过理论计算和仿真分析,解释了锗硅量子阱激光器具有较高的阈值电流密度是因为其Γ点和L点之间的能态数目更大,并且载流子的电注入效率较低。（5）利用悬空微桥结构实现了单轴张应变锗硅量子阱。观察到应变导致的拉曼峰漂移以及光致发光峰红移。光致发光峰从1450 nm移动到1800 nm,据此推测出阱区张应变达到2.1%。同时,还观察到张应变对锗硅量子阱的光致发光有显着增强作用。（6）提出并实现了一种基于水平纵向p-i-n结的单轴张应变锗发光二极管。拉曼映射测试显示,器件的有源区中引入了1.76%的单轴张应变,且应变分布较为均匀。器件表现出良好的电学性能:电流开关比为105,理想因子为1.92。电致发光测试中,观察到直接带隙发光峰从1580 nm移动到1840 nm,与理论计算吻合较好。此外,证实了单轴张应变对锗的电致发光具有增强效应,电致发光积分强度的增强因子为16。该方案为实现低阈值电驱动应变锗激光器提供了一种途径。
二、IMPLICIT-EXPLICIT MULTISTEP FINITE ELEMENT METHODS FOR THE SEMICONDUCTOR DEVICE PROBLEM（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、IMPLICIT-EXPLICIT MULTISTEP FINITE ELEMENT METHODS FOR THE SEMICONDUCTOR DEVICE PROBLEM（论文提纲范文）
（1）基于表面势的MOSFET模型研究及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 MOS模型的发展和研究现状 |
| 1.3 器件模型需求和模型开发流程 |
| 1.4 论文的主要内容和结构安排 |
| 第二章 MOSFET原理及表面势模型简介 |
| 2.1 MOSFET物理结构和工作原理 |
| 2.2 MOSFET重要物理效应分析 |
| 2.2.1 典型效应对阈值电压的影响 |
| 2.2.2 沟道长度调制效应 |
| 2.2.3 非准静态和频率色散效应 |
| 2.2.4 高频分布效应 |
| 2.3 表面势模型简介 |
| 2.3.1 模型层次结构 |
| 2.3.2 本征模型 |
| 2.3.3 非本征模型 |
| 2.4 版图设计与在片测试系统 |
| 2.4.1 测试版图设计 |
| 2.4.2 在片测试系统 |
| 2.4.3 晶体管去嵌入方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 小信号等效电路模型研究 |
| 3.1 嵌入结构完整等效电路模型 |
| 3.2 嵌入结构完整模型验证与应用 |
| 3.3 晶体管小信号等效电路模型 |
| 3.4 晶体管等效电路模型验证与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 晶体管非线性模型研究和应用 |
| 4.1 对称非线性电容模型 |
| 4.1.1 非线性电容模型公式 |
| 4.1.2 非线性电容模型验证 |
| 4.2 基于表面势的非线性漏-源电流模型 |
| 4.2.1 电荷分布与表面势方程 |
| 4.2.2 非线性沟道长度调制 |
| 4.2.3 沟道载流子的非均匀分布特性 |
| 4.2.4 表面势非线性漏-源电流公式 |
| 4.2.5 表面势非线性漏-源电流模型验证与分析 |
| 4.3 模型应用与功率仿真验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 研究工作总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（2）基于时域间断伽辽金方法的多尺度电磁问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 计算电磁学发展历史与研究现状 |
| 1.2.1 基于有限元算法的模型降阶技术 |
| 1.2.2 常用的时域电磁算法 |
| 1.2.3 杂交间断伽辽金算法 |
| 1.3 本文的主要工作与创新 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 基于模型降阶的快速扫频研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电磁场有限元方法理论 |
| 2.2.1 矢量有限元法的基本步骤 |
| 2.2.2 谐振腔本征分析 |
| 2.2.3 矩形波导的矢量有限元分析 |
| 2.3 模型降阶技术 |
| 2.3.1 系统方程 |
| 2.3.2 GAWE技术 |
| 2.3.2.1 矩匹配过程 |
| 2.3.2.2 GAWE的推导 |
| 2.3.3 改进的MGAWE技术 |
| 2.3.3.1 生成降阶子空间 |
| 2.3.3.2 自适应误差判定 |
| 2.3.3.3 自适应频带判定 |
| 2.4 数值仿真验证 |
| 2.4.1 谐振腔的本征值计算 |
| 2.4.2 T形波导的快速扫频 |
| 2.4.3 同轴窗的快速扫频 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于标量叠层基函数的DGTD算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁边值问题 |
| 3.2.1 Maxwell标准化形式 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.3 符号说明 |
| 3.4 空间离散 |
| 3.4.1 标量叠层基函数 |
| 3.4.2 Galerkin弱形式 |
| 3.4.3 数值通量 |
| 3.4.4 半离散格式 |
| 3.4.5 边界处理 |
| 3.5 激励源的加入 |
| 3.5.1 常见激励源形式 |
| 3.5.2 DGTD加源技术 |
| 3.6 LFDG时间离散格式 |
| 3.7 稳定性分析 |
| 3.7.1 CFL条件 |
| 3.7.2 数值收敛性 |
| 3.8 金属谐振腔数值验证 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 时域杂交间断伽辽金的算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电磁边值问题 |
| 4.3 符号说明 |
| 4.4 空间离散 |
| 4.4.1 标量叠层基函数 |
| 4.4.2 杂交量 |
| 4.4.3 半离散格式 |
| 4.5 全离散格式 |
| 4.5.1 CN时间离散格式 |
| 4.5.2 局部线性系统 |
| 4.5.3 全局线性系统 |
| 4.5.4 imHDGTD算法实现流程 |
| 4.6 矩阵求解技术 |
| 4.7 外加源项的处理 |
| 4.7.1 电流源 |
| 4.7.2 磁流源 |
| 4.8 数值分析与验证 |
| 4.8.1 金属谐振腔数值验证 |
| 4.8.2 平面波的传输问题 |
| 4.8.3 飞机的平面波散射 |
| 4.8.4 复合结构的局部源辐射 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 显隐ex-imHDGTD的时域混合算法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 显隐算法基本理论 |
| 5.2.1 粗网格上的半离散格式 |
| 5.2.2 细网格上的半离散格式 |
| 5.2.3 显隐时间迭代格式 |
| 5.3 总场散射场格式 |
| 5.3.1 粗网格上的TFSF格式 |
| 5.3.2 细网格上的TFSF格式 |
| 5.4 UPML边界及波导应用 |
| 5.4.1 波导模型 |
| 5.4.2 imHDGTD算法的波导求解技术 |
| 5.4.3 S参数的计算 |
| 5.5 数值结果与分析 |
| 5.5.1 平面波的传输问题 |
| 5.5.2 飞机的平面波散射 |
| 5.5.3 波导应用 |
| 5.5.3.1 T形波导 |
| 5.5.3.2 切比雪夫阻抗变换器 |
| 5.5.3.3 非均匀介质滤波器 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）几类奇异摄动问题的高精度数值方法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 奇异摄动问题 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 渐近方法 |
| 1.2.2 数值方法 |
| 1.3 本文的工作 |
| 第2章 二阶奇异摄动边值问题 |
| 2.1 预备知识 |
| 2.1.1 有理谱方法 |
| 2.1.2 Sinh变换 |
| 2.1.3 奇异分离技术 |
| 2.2 渐近分析 |
| 2.2.1 反应扩散方程 |
| 2.2.2 对流扩散反应方程 |
| 2.3 误差分析 |
| 2.3.1 最值原理 |
| 2.3.2 误差估计 |
| 2.4 算法实现 |
| 2.4.1 反应扩散方程 |
| 2.4.2 对流扩散反应方程 |
| 2.5 变系数问题 |
| 2.5.1 变系数对流扩散问题 |
| 2.5.2 变系数反应扩散问题 |
| 2.6 数值实验 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 奇异摄动方程组问题 |
| 3.1 渐近分析 |
| 3.2 常系数奇异摄动方程组问题 |
| 3.2.1 反应扩散型问题 |
| 3.2.1.1 奇异分离技术 |
| 3.2.1.2 RSC-SSM算法 |
| 3.2.1.3 误差分析 |
| 3.2.2 对流扩散型问题 |
| 3.2.2.1 奇异分离技术 |
| 3.2.2.2 RSC-SSM算法 |
| 3.2.2.3 误差分析 |
| 3.3 变系数问题 |
| 3.3.1 反应扩散型问题 |
| 3.3.2 对流扩散型问题 |
| 3.3.3 对流扩散反应型问题 |
| 3.4 数值实验 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 含界面条件的奇异摄动问题 |
| 4.1 反应扩散问题 |
| 4.1.1 渐近分析 |
| 4.1.2 RSC-SSM方法 |
| 4.2 对流扩散问题 |
| 4.2.1 渐近分析 |
| 4.2.2 RSC-SSM方法 |
| 4.3 数值实验 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 非定常奇异摄动问题 |
| 5.1 抛物型奇异摄动问题 |
| 5.1.1 Laplace变换 |
| 5.1.2 数值逆Laplace变换 |
| 5.1.3 数值实验 |
| 5.2 时间分数阶奇异摄动问题 |
| 5.2.1 分数阶微积分 |
| 5.2.2 Laplace变换 |
| 5.2.3 数值实验 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作的总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）大规模电力电子系统器件级高效并行仿真方法及电磁骚扰特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 传导EMI研究现状 |
| 1.2.2 高效电路仿真研究现状 |
| 1.2.3 并行仿真研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 基于GPU的电力电子电路系统级并行仿真方法 |
| 2.1 GPU架构及并行计算原理 |
| 2.1.1 GPU体系结构 |
| 2.1.2 Tesla V100体系结构 |
| 2.2 模块化多电平换流器子模块级建模及系统级仿真 |
| 2.2.1 器件离散化等效模型 |
| 2.2.2 传输线宽频模型时域电路 |
| 2.2.3 系统级MMC建模 |
| 2.3 双端MMC-HVDC系统级仿真 |
| 2.3.1 系统级仿真结构分析 |
| 2.3.2 谐波影响分析 |
| 2.4 结论 |
| 第3章 模块化多电平换流器器件级并行仿真及传导EMI分析 |
| 3.1 非线性动态IGBT/二极管电热模型及寄生参数提取 |
| 3.1.1 IGBT和二极管对物理模型 |
| 3.1.2 模型离散和线性化 |
| 3.1.3 MMC样机IGBT模块杂散参数提取 |
| 3.2 宽频MMC模型并行实现 |
| 3.2.1 无源设备宽频模型 |
| 3.2.2 仿真加速的电路划分 |
| 3.2.3 大规模并行实现及实验验证 |
| 3.3 高压MMC阀塔的宽频建模与大规模并行实现 |
| 3.3.1 换流阀塔内的寄生参数分布 |
| 3.3.2 细粒度电路划分方法 |
| 3.4 仿真结果与讨论 |
| 3.4.1 宽频MMC-HVDC电磁骚扰仿真试验及时域结果 |
| 3.4.2 频域结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 中性点钳位三电平换流器器件级并行仿真及传导EMI分析 |
| 4.1 中压直流牵引系统宽频建模 |
| 4.1.1 功率MOSFET模块物理模型 |
| 4.1.2 MOSFET模块封装与NPC原型杂散参数提取 |
| 4.1.3 其他设备宽频模型 |
| 4.2 多端牵引系统并行仿真 |
| 4.2.1 中性点钳位换流器高效仿真 |
| 4.2.2 仿真加速的系统划分与并行算法 |
| 4.3 中压牵引系统工程分析 |
| 4.3.1 时域仿真结果 |
| 4.3.2 频域仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 换流器辐射电磁骚扰特性分析方法 |
| 5.1 辐射EMI计算方法分析 |
| 5.2 阀塔辐射原理及天线模型 |
| 5.2.1 辐射源和发射 |
| 5.2.2 阀厅辐射电磁骚扰测量及模型验证 |
| 5.3 影响因素研究 |
| 5.3.1 控制系统 |
| 5.3.2 运行工况 |
| 5.3.3 电路参数 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）集成电路的多物理场建模仿真技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史及现状 |
| 1.2.1 计算电磁学发展 |
| 1.2.2 计算热物理发展 |
| 1.2.3 计算电迁移发展 |
| 1.2.4 多物理场耦合仿真进展 |
| 1.3 论文的主要研究内容与组织架构 |
| 参考文献 |
| 第二章 导体表面粗糙度的半解析梯度模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 导体表面粗糙度模型的发展 |
| 2.2.1 表象模型 |
| 2.2.2 雪球模型 |
| 2.2.3 梯度模型 |
| 2.3 商业仿真软件中的粗糙度模型 |
| 2.3.1 HFSS |
| 2.3.2 CST |
| 2.4 半解析梯度模型 |
| 2.4.1 线性电导率的解析解 |
| 2.4.2 任意电导率的半解析解 |
| 2.4.3 PCB带状线的等效电导率 |
| 2.5 半解析梯度模型的应用 |
| 2.5.1 磁场验证 |
| 2.5.2 带状线 |
| 2.5.3 基片集成波导 |
| 2.6 本章小结 |
| 附录 |
| A 贝塞尔方程 |
| B 三种分布函数 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于ADI-FDTD方法的电磁兼容分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁场模型 |
| 3.2.1 麦克斯韦方程组 |
| 3.2.2 Debye色散模型 |
| 3.3 基于ADI-FDTD的麦克斯韦方程求解 |
| 3.3.1 ADI-FDTD算法迭代公式 |
| 3.3.2 总场/散射场技术 |
| 3.3.3 卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件 |
| 3.4 数值算例验证 |
| 3.4.1 空腔介质谐振器封装天线的电磁屏蔽效能 |
| 3.4.2 孔缝金属屏蔽腔内的电磁兼容问题 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 温度场分析的快速方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 热传导方程 |
| 4.2.1 稳态 |
| 4.2.2 瞬态 |
| 4.2.3 热场与静电场的对偶性 |
| 4.3 互连线上稳态热传导解析解法 |
| 4.4 基于泊松方程算法的稳态热传导仿真 |
| 4.4.1 基函数 |
| 4.4.2 稳态热传导方程的离散 |
| 4.4.3 后处理 |
| 4.5 基于ADI-FDM算法的瞬态热传导仿真 |
| 4.5.1 ADI-FDM算法迭代公式 |
| 4.5.2 热阻网络方法与FDM算法的联系 |
| 4.5.3 等效热阻方法 |
| 4.6 数值算例验证 |
| 4.6.1 互连线解析解 |
| 4.6.2 改进的泊松方程算法 |
| 4.6.3 等效热阻与ADI-FDM流体传热 |
| 4.7 本章小结 |
| 附录 |
| A 恒等式证明 |
| 参考文献 |
| 第五章 电迁移Korhonen方程的分离变量法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电迁移模型 |
| 5.2.1 Black模型 |
| 5.2.2 Blech模型 |
| 5.2.3 Korhonen方程 |
| 5.3 分离变量法 |
| 5.3.1 稳态 |
| 5.3.2 瞬态 |
| 5.4 特征根的求解 |
| 5.4.1 特殊结构 |
| 5.4.2 任意结构 |
| 5.5 数值算例验证 |
| 5.5.1 解析特征根 |
| 5.5.2 特征根的数量 |
| 5.5.3 算法效率 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 多物理场耦合分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 色散传输线的电磁-热耦合分析 |
| 6.2.1 频域 |
| 6.2.2 时域 |
| 6.3 AlGaN/GaN HEMT的电-热耦合分析 |
| 6.3.1 自热效应 |
| 6.3.2 Anderson加速算法 |
| 6.4 PDN互连线的电-热-电迁移静应力耦合分析 |
| 6.4.1 EM-TM方程 |
| 6.4.2 电-热-应力耦合分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 附录 |
| A EM-TM方程 |
| B 贝塞尔方程 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的项目 |
（6）三维半导体器件漂移扩散模型的并行有限元方法研究（论文提纲范文）
| 1. 引言 |
| 2. 求解漂移扩散模型的几种有限元方法 |
| 2.1. 标准有限元方法 |
| 2.2. 稳定化有限元方法 |
| 2.2.1. Streamline-upwind/Petrov-Galerkin(SUPG)方法 |
| 2.2.2. Interior penalty(IP)方法 |
| 2.2.3. SUPG-IP方法 |
| 2.3. Zlamal有限元方法 |
| 3. 数值实验 |
| 3. 栅电极:栅电极由氧化层上引出,电势在其上也作为Dirichlet型边界处理,取值如下: |
| 3.1. 几种有限元方法的比较 |
| 3.2. 典型器件模拟 |
| 3.2.1. PN结 |
| 3.2.2. MOSFET |
| 3.2.3.BJT数值模拟结果 |
| 3.3. 大规模并行测试 |
| 4. 总结 |
（7）半导体器件电离辐照损伤效应模拟的数值算法及应用（论文提纲范文）
| 1. 引言 |
| 2. 器件电离损伤定量模型 |
| 2.1. 电离损伤主要反应机制 |
| 2.2. 控制方程 |
| 2.3. 初边值条件 |
| 2.4. 器件电离损伤电学响应模型 |
| 3. 漂移扩散反应模型算法设计 |
| 3.1. 数值离散格式 |
| 3.2. 解耦迭代算法 |
| 4. 数值结果与讨论 |
| 4.1. NMOSFET电离损伤总剂量效应模拟 |
| 4.2. GLPNP双极器件电离损伤ELDRS效应模拟 |
| 5. 总结 |
（8）含有一般容量项的非线性对流扩散方程的全隐有限元方法和全隐特征修正有限元方法（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景及现状 |
| 1.2 本文的工作 |
| 1.3 模型问题、符号以及预备知识 |
| 第二章 全隐有限元格式及其性质分析 |
| 2.1 非线性全隐有限元离散格式 |
| 2.2 非线性全隐有限元离散格式解的存在性 |
| 2.3 非线性全隐有限元离散格式解的收敛性 |
| 2.4 非线性全隐有限元离散格式解的唯一性 |
| 2.5 非线性全隐有限元离散格式解的稳定性 |
| 第三章 有限元迭代方法及其收敛性分析 |
| 3.1 Picard-Newton迭代的收敛性分析 |
| 3.2 Picard-Newton迭代的收敛速度分析 |
| 3.3 数值实验 |
| 第四章 全隐特征有限元格式及其性质分析 |
| 4.1 非线性全隐特征有限元离散格式 |
| 4.2 非线性全隐特征有限元离散格式解的存在性 |
| 4.3 非线性全隐特征有限元离散格式解的收敛性 |
| 第五章 特征有限元迭代方法及其收敛性分析 |
| 5.1 Picard-Newton迭代的收敛性分析 |
| 5.2 Picard-Newton迭代的收敛速度分析 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）复杂小目标体多分辨电磁仿真与高分辨成像方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究的目的及意义 |
| 1.3 国内外“三领域”多目标体探测研究现状 |
| 1.3.1 生物医学应用中的小目标探测研究现状 |
| 1.3.2 太空碎片小尺度目标探测研究现状 |
| 1.3.3 城市地下空间多尺度目标体探测现状 |
| 1.4 多尺度目标体三维电磁仿真与成像研究现状 |
| 1.4.1 FDTD仿真算法研究现状 |
| 1.4.2 时域电磁场矢量有限元仿真算法现状 |
| 1.5 多尺度目标体高分辨成像现状 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 多尺度目标体的三维电磁仿真技术 |
| 2.1 小尺度目标体FDTD仿真算法原理 |
| 2.1.1 FDTD算法原理 |
| 2.1.2 电偶极子阵列源的设计与加载 |
| 2.1.3 电偶极子阵列源的辐射特性分析 |
| 2.2 多尺度目标体时域电磁矢量有限元算法原理与技术 |
| 2.2.1 时域电磁矢量有限元算法原理 |
| 2.2.2 瞬变电磁高性能喇叭源的设计与加载 |
| 2.2.3 瞬变电磁高性能喇叭源的辐射特性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 多尺度目标体多分辨成像方法 |
| 3.1 辐射场的多分辨分析 |
| 3.1.1 多脉冲扫描方法 |
| 3.1.2 微分脉冲扫描方法 |
| 3.1.3 最佳脉宽选择 |
| 3.1.4 瞬变电磁电偶极子阵列源的高分辨分析 |
| 3.1.5 瞬变电磁高性能喇叭源的多分辨分析 |
| 3.2 瞬变电磁电偶极子阵列源视介电常数成像方法 |
| 3.2.1 瞬变电磁电偶极子阵列源视介电常数定义 |
| 3.2.2 视介电常数成像算例 |
| 3.3 瞬变电磁高性能辐射源视电阻率成像方法 |
| 3.3.1 瞬变电磁高性能辐射源的半空间正演方法 |
| 3.3.2 全域视电阻率的定义 |
| 3.3.3 全域视电阻率定义算例 |
| 3.4 瞬变电磁高性能辐射源偏移成像方法 |
| 3.4.1 波场变换 |
| 3.4.1.1 波场变换的预条件共轭梯度正则化算法 |
| 3.4.1.2 波场变换的扫时稳定算法 |
| 3.4.2 基尔霍夫偏移成像方法 |
| 3.5 多尺度信息提取方法 |
| 3.5.1 合成孔径原理 |
| 3.5.2 多尺度信息提取 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于电偶极子阵列源的早期脑胶质肿瘤的FDTD仿真与探测 |
| 4.1 早期脑胶质肿瘤的物理建模 |
| 4.2 生物体介质的最佳脉宽的选择 |
| 4.3 早期脑胶质肿瘤的散射场特征 |
| 4.4 早期脑胶质肿瘤的视介电常数成像 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于高性能辐射源的太空碎片的矢量有限元仿真与探测 |
| 5.1 太空碎片的建模 |
| 5.2 最佳脉冲的选择 |
| 5.3 太空碎片的二次场特征分析 |
| 5.4 太空碎片的时间断面分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于高性能辐射源的城市地下空间多尺度目标体的矢量有限元仿真与探测 |
| 6.1 城市地下空间的建模与辐射源结构设计 |
| 6.2 基于多脉冲扫描的城市地下空间多分辨分析 |
| 6.3 基于微分脉冲扫描的城市地下空间多分辨分析 |
| 6.3.1 单微分脉冲与单脉冲仿真对比 |
| 6.3.2 微分脉冲扫描仿真效果 |
| 6.4 城市地下空间的多尺度信息提取 |
| 6.4.1 基于多脉冲扫描的城市地下空间的多尺度信息提取 |
| 6.4.2 基于微分脉冲扫描的城市地下空间的多尺度信息提取 |
| 6.5 城市地下空间的波场变换偏移成像 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 论文主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻博期间取得的研究成果 |
| 攻博期间参加的科研项目 |
（10）硅基张应变锗光源的技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硅基光源的研究历程和现状 |
| 1.3 本论文的主要内容 |
| 1.4 本课题的来源及受资助情况 |
| 2 张应变锗材料发光特性的理论研究 |
| 2.1 锗材料的能带工程 |
| 2.2 张应变体材料锗的能带计算 |
| 2.3 张应变体材料锗的直接带隙光增益和光吸收计算 |
| 2.4 能带与光增益计算中的材料参数 |
| 2.5 张应变Ge/SiGe量子阱的能带计算 |
| 2.6 张应变Ge/SiGe量子阱的直接带隙光增益和光吸收计算 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 单轴张应变锗电驱动激光器的设计与性能分析 |
| 3.1 微桥应变结构 |
| 3.2 激光器的结构设计 |
| 3.3 激光器的性能仿真与分析 |
| 3.4 水平纵向注入激光器电流密度的等效方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 单轴张应变Ge/SiGe量子阱与体材料锗激光器的对比 |
| 4.1 直接带隙半导体量子阱相比于体材料的优势 |
| 4.2 张应变Ge/SiGe量子阱与体材料锗激光器的设计与仿真 |
| 4.3 态密度、载流子注入效率与阈值电流密度的对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 单轴张应变体材料锗与Ge/SiGe量子阱的制作和表征 |
| 5.1 锗硅材料的外延生长 |
| 5.2 微桥结构的制作工艺 |
| 5.3 应变材料的表征方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于微桥结构和水平p-i-n结的单轴张应变锗发光二极管 |
| 6.1 器件的设计与制作工艺 |
| 6.2 微区电致发光测试系统 |
| 6.3 实验结果与理论分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文和申请专利目录 |
| 附录2 论文中缩略词的含义 |
四、IMPLICIT-EXPLICIT MULTISTEP FINITE ELEMENT METHODS FOR THE SEMICONDUCTOR DEVICE PROBLEM（论文参考文献）
- [1]基于表面势的MOSFET模型研究及其应用[D]. 黄成熊. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]基于时域间断伽辽金方法的多尺度电磁问题研究[D]. 李星. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]几类奇异摄动问题的高精度数值方法研究[D]. 杨录峰. 兰州大学, 2021(09)
- [4]大规模电力电子系统器件级高效并行仿真方法及电磁骚扰特性研究[D]. 朱瑞敏. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [5]集成电路的多物理场建模仿真技术研究[D]. 陈亮. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]三维半导体器件漂移扩散模型的并行有限元方法研究[J]. 王芹,马召灿,白石阳,张林波,卢本卓,李鸿亮. 数值计算与计算机应用, 2020(02)
- [7]半导体器件电离辐照损伤效应模拟的数值算法及应用[J]. 马召灿,许竞劼,卢本卓,李鸿亮. 数值计算与计算机应用, 2020(02)
- [8]含有一般容量项的非线性对流扩散方程的全隐有限元方法和全隐特征修正有限元方法[D]. 韩佳琦. 东北师范大学, 2020(02)
- [9]复杂小目标体多分辨电磁仿真与高分辨成像方法研究[D]. 李文翰. 吉林大学, 2019(11)
- [10]硅基张应变锗光源的技术研究[D]. 江佳霖. 华中科技大学, 2019(03)