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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种基于可杂化间断有限元的半导体多物理效应仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115017757B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210564444.2，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种基于可杂化间断有限元的半导体多物理效应仿真方法是由詹启伟;冯豪强;尹文言设计研发完成，并于2022-05-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于可杂化间断有限元的半导体多物理效应仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于可杂化间断有限元的半导体多物理效应仿真方法。该方法首先通过对于2D3D半导体器件采用基于四面体单元的网格剖分，构建高阶基函数。然后，对器件结构中载流子的漂移‑扩散方程系统进行解耦，拆分成非线性泊松方程和线性化的漂移‑扩散方程组；接着，采用可杂化间断伽辽金HDG方法，分别对两个方程进行数值离散；采用稳定性参数描述方程中的通量项，并应用Gummel迭代法求解，得到器件内载流子浓度、电势和电场分布等信息。本发明的方法具有支持任意高阶基函数、数值精度高、数值稳定性好和支持大规模并行等优点。可用于高效、高精度数值计算复杂半导体器件结构中的物理效应，用于射频、微波和毫米波集成电路的高性能设计优化。

本发明授权一种基于可杂化间断有限元的半导体多物理效应仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种基于可杂化间断有限元的半导体多物理效应仿真方法，其特征在于，包括如下步骤： 第一步：对半导体器件进行网格剖分，确定半导体器件结构的物理控制方程，包括描述器件中电子浓度、空穴浓度、电势与电场分布的载流子漂移‑扩散方程、泊松方程和电流连续性方程； 第二步：确定半导体器件结构的物理控制方程对应的欧姆接触边界条件和初始电子浓度、空穴浓度、电势解析分布函数； 第三步：对载流子漂移‑扩散方程、泊松方程和电流连续性方程采用Gummel迭代法进行解耦，拆分成非线性泊松方程和线性化的载流子漂移‑扩散方程组； 第四步：采用可杂化间断伽辽金HDG方法，分别对所述非线性泊松方程和载流子漂移‑扩散方程组进行数值离散，引入混合变量，将二阶偏微分方程降阶为两个一阶方程，并采用稳定性参数，处理间断单元间的数值通量项，得到离散后的非线性泊松方程和载流子漂移‑扩散方程组；具体为： 载流子漂移‑扩散方程组的保守形式为： 其中φ为电势，n和p分别为电子浓度和空穴浓度，Rn和Rp分别为电子产生复合率和空穴产生复合率，Dn和Dp分别为电子扩散系数和空穴扩散系数，μn和μp分别为电子迁移率和空穴迁移率，引入一个混合变量J，统一上述方程，有其中E为载流子漂移‑扩散方程组漂移项的系数；将4进一步转化为两个一阶偏微分方程组，得到其中Ω为求解区域，ΓD为欧姆接触边界，ΓN为绝缘界面，n为单位外法向量，gn和gp分别为欧姆接触边界的电子和空穴浓度； 首先，将整个求解区域Ω离散成k个子单元，考虑一个局部子单元Ωh，用单元边界上数值通量迹的估计值来求解原始变量qh和混合变量Jh，即和分别为电子和空穴浓度在单元边界上数值通量迹的估计值；方程系统8a～8d称为局部问题，该方程只在局部子单元Ωh内求解； 接着，在全局边界处强加保守条件，保证变量和通量的连续性，即方程系统9a～9c称为全局问题，该方程在全局边界Γ和ΓN上求解，其中Γ是内部边界；是单元i和j的跳变和；为关于混合变量的数值通量，在局部子单元Ωh内，构建与的关系，有其中τ为定义在每个子单元的稳定性参数； 接下来，使用伽辽金方法获得方程系统8a～8d和9a～9c的弱形式，针对变量Jh,qh，分别引入离散有限元空间Rh，Qh，来进行求解，在局部子单元Ωh内，局部问题寻找Jh,qh∈Rh×Qh，满足其中R,W为变量Jh,qh的测试函数，D是载流子漂移‑扩散方程组扩散项的系数；对于全局问题，寻找满足其中U为变量的测试函数； 以上公式中，所有的下标h表示相应变量在局部子单元Ωh上的对应变量； 基于弱形式11a～11b和12，基于HDG方法的载流子漂移‑扩散方程组在局部子单元Ωh的离散矩阵方程形式为： 在全局问题的离散形式为： 上述A,B,C,F,G,H,I是基于11a～11b和12的关于单变量q或J或的系数矩阵，是激励项； 基于可杂化间断有限元方法离散后的非线性泊松方程采用相同的方法得到； 第五步：采用Gummel迭代法求解离散后的非线性泊松方程，更新电势分布，达到收敛条件后，将结果代入离散后的载流子漂移‑扩散方程组中，求解并更新电子和空穴的浓度分布； 第六步：重复步骤五，直到求解的半导体器件结构中物理场信息达到设定的收敛条件，最终获得半导体器件结构中的电子浓度、空穴浓度、电势和电场分布特性。

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