1.本技术涉及半导体领域，特别涉及一种碳纳米管场效应管器件的建模方法及建模装置。
背景技术：2.碳纳米管因其具有优异的物理性质，逐渐受到科研人员的广泛关注。碳纳米管直径仅有1-3nm，这意味着其作为场效应管的沟道更容易被栅控制，因此在同等栅电容下，碳纳米管场效应管比传统硅基场效应管在等比例缩减上的潜力更大，碳纳米管场效应管逐渐成为传统硅基场效应管的替代材料。
3.随着集成电路规模的扩大和工艺的复杂化，用手工或者实验的方法去完成碳纳米管场效应管的电路设计的难度较大，必须使用计算机辅助设计模拟软件，因此电路设计中的器件模型就尤为重要。由于碳纳米管场效应管器件比较新颖并且一直在被优化，目前还没有一个非常成熟的器件模型。现有碳纳米管场效应管器件模型在建模时存在实验数据不完善、实验数据差别大、无法深入捕捉碳纳米管内部物理特性等问题，导致模型准确度较低。
4.除此之外，碳纳米管场效应管器件的量子隧穿效应和热特性目前并没有足够的实验观测数据，这也是目前器件建模的一大难点。
技术实现要素：5.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种碳纳米管场效应管器件的建模方法及建模装置，提高模型的准确性。其具体方案如下：
6.第一方面，本技术提供了一种碳纳米管场效应管器件的建模方法，包括：
7.建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；所述等效电路模型包括多个电学元件；
8.根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对所述碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；
9.根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化。
10.可选地，所述根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对所述碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性，包括：
11.根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，利用半经典弹道输运方法获得第一电荷密度；
12.根据所述第一电荷密度通过泊松方程得到第一电势分布；
13.根据所述第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度；所述第一延迟格林函数满足收敛性；
14.根据所述第二电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布；
15.根据所述第二电荷密度和所述第二电势分布得到电学特性。
16.可选地，所述根据所述第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度，包括：
17.根据所述第一电势分布计算得到哈密顿量和自能矩阵，以得到第二延迟格林函数；所述第二延迟格林函数不包括声子散射自能；
18.根据所述第二延迟格林函数计算得到所述声子散射自能；
19.根据所述声子散射自能和所述第二延迟格林函数构建第三延迟格林函数；
20.利用所述第三延迟格林函数输出的第三电荷密度，调整所述第三延迟格林函数的参数，以得到第一延迟格林函数；
21.通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度。
22.可选地，所述根据所述第二电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布，包括：
23.根据所述第二电荷密度求解所述泊松方程得到第三电势分布；
24.若利用所述第三电势分布确定所述泊松方程不具有收敛性时，则根据所述第三电势分布通过所述第一延迟格林函数获得第三电荷密度；
25.根据所述第三电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布。
26.可选地，所述电学特性包括以下参数中的至少一种：电流-电压特性曲线、能带曲线、电子密度谱、能量耗散分布。
27.可选地，所述根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化，包括：
28.根据隧穿电流和/或散热量，对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化；所述隧穿电流根据所述能带曲线确定，所述散热量根据能量耗散分布中的能量电流密度确定。
29.可选地，所述根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化，包括：
30.根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件的数量、参数和连接关系进行优化。
31.可选地，所述物理结构参数包括：碳纳米管手性、栅极介电常数、氧化层厚度、沟道长度、源极栅极长度、掺杂密度、弹性散射系数、非弹性散射系数、声子能量、漏极电压和栅极电压。
32.第二方面，本技术实施例还提供了一种碳纳米管场效应管器件的建模装置，包括：
33.建立单元，用于建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；所述等效电路模型包括多个电学元件；
34.仿真单元，用于根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对所述碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；
35.优化单元，用于根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化。
36.可选地，所述仿真单元用于：
37.根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，利用半经典弹道输运方法获得第一电荷密度；
38.根据所述第一电荷密度通过泊松方程得到第一电势分布；
39.根据所述第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过所述
第一延迟格林函数获得第二电荷密度；所述第一延迟格林函数满足收敛性；
40.根据所述第二电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布；
41.根据所述第二电荷密度和所述第二电势分布得到电学特性。
42.本技术实施例提供了一种碳纳米管场效应管器件的建模方法及建模装置，建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；等效电路模型包括多个电学元件；根据碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件进行优化。可见，利用量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，以得到体现电学特性的仿真数据，根据物理模拟仿真数据对等效电路模型中的电学元件进行优化，使得等效电路模型与碳纳米管场效应管器件的电学特性更加匹配，提高等效电路模型的准确性。
附图说明
43.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
44.图1示出了本技术实施例提供的一种碳纳米管场效应管器件建模的流程示意图；
45.图2示出了本技术实施例提供的一种子带能量分布图；
46.图3示出了本技术实施例提供的一种沟道内部的能量耗散分布图；
47.图4示出了本技术实施例提供的一种由声子散射导致的散热量解析结果；
48.图5示出了本技术实施例提供的一种量子散射系统仿真的流程图；
49.图6示出了本技术实施例中提供的第一子带电荷密度图；
50.图7示出了本技术实施例中提供的漏电流随漏极电压变化曲线图；
51.图8为本技术实施例提供的一种碳纳米管场效应管器件的建模装置的结构框图。
具体实施方式
52.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。
53.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
54.正如背景技术中的描述，由于碳纳米管场效应管器件比较新颖并且一直在被优化，目前还没有一个非常成熟的器件模型。现有碳纳米管场效应管器件模型在建模时存在实验数据不完善、实验数据差别大、无法深入捕捉碳纳米管内部物理特性等问题，导致模型准确度较低。
55.基于以上技术问题，本技术实施例提供了一种碳纳米管场效应管器件的建模方法及建模装置，建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；等效电路模型包括多个电学元件；根据碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件进行优
化。可见，利用量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，以得到体现电学特性的仿真数据，根据物理模拟仿真数据对等效电路模型中的电学元件进行优化，使得等效电路模型与碳纳米管场效应管器件的电学特性更加匹配，提高等效电路模型的准确性。
56.为了便于理解，下面结合附图对本技术实施例提供的一种碳纳米管场效应管器件的建模方法及建模装置进行详细的说明。
57.在本技术实施例中，晶体管模型中应用最为广泛的是等效电路模型，通过用一些等效的电学元件来描述器件各个部分产生的效应，以便直观反映器件的物理意义。但由于碳纳米管场效应管的沟道长度进入纳米级别，器件尺寸非常小，器件的物理意义非常复杂，涉及到大量的积分计算以及不确定性因素，因此很难单纯基于物理意义推导方程建立等效电路模型。为了能够在电路设计工程中应用器件模型，目前的碳纳米管器件模型都是加入大量拟合参数的半经验模型，然而针对碳纳米管场效应管器件这种新兴器件，比如单壁碳纳米管阵列场效应管器件，目前不能给建模提供足够的实验数据，并且由于对内部机理并不了解，在同种参数下的器件实验数据有较大差异时，并不能从中正确选取更利于建模的实验数据，导致现有的等效电路模型准确度较低。本技术实施例以构建一种32nm技术节点下单壁碳纳米管阵列场效应管器件模型为例进行详细说明。
58.参考图1所示，为本技术实施例提供的一种碳纳米管场效应管器件建模的流程示意图，该方法可以包括以下步骤。
59.s101，建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型。
60.在本技术实施例中，可以建立基于传统物理方法的碳纳米管场效应管器件的等效电路模型，等效电路模型包括多个电学元件，电学元件可以是电容，也可以是电阻，电学元件之间可以通过串联或并联的方式进行连接。可以理解的是，等效电路模型的准确度较低，可以分析模型存在的问题，以便利用后续步骤进行针对性优化。
61.s102，根据碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性。
62.在本技术实施例中，可以向量子散射仿真系统输入碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，物理结构参数可以包括：碳纳米管手性、栅极介电常数、氧化层厚度、沟道长度、源极栅极长度、掺杂密度、弹性散射系数、非弹性散射系数、声子能量、漏极电压和栅极电压。具体地，碳纳米管手性为(13，0)，栅极介电常数为16，氧化层厚度为2nm，沟道长度为15nm，源极栅极长度为30nm，掺杂密度为15e-8
，弹性散射系数为0.0109ev2，非弹性散射系数为0.0158ev2，声子能量为0.062ev，漏极电压可以为0-0.4v，栅极电压可以为-0.2v-0.4v。
63.在本技术实施例中，量子散射仿真系统可以根据输入的物理结构参数进行仿真，输出仿真结果，仿真结果可以体现碳纳米管场效应管器件的电学特性，电学特性可以包括以下参数中的至少一种：电流-电压特性曲线、能带曲线、电子密度谱、能量耗散分布。通过量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，可以得到大量的仿真数据，弥补了实验数据较少的缺陷，能够辅助优化等效电路模型，使等效电路模型与碳纳米管场效应管器件的电学特性更加匹配，提高等效电路模型的准确度。
64.s103，根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件进行优化。
65.在本技术实施例中，可以根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件进行优化。具体地，可以根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件的数量、参数和连接关系进
行优化。例如，根据电学特性确定出某个电容的容值大于现有的等效电路模型中电容的容值，那么可以将现有等效电路模型中的电容容值调整为根据电学特性确定出的电容容值。还例如，根据仿真得到的电学特性表明应该将等效电路模型中的电容替换为电阻，则需根据电学特性对等效电路模型进行优化。还例如，根据电学特性确定出某个支路应该包括一个电容和一个电阻，而现有的等效电路模型只包括一个电阻，则需要将等效电路模型中该支路调整为一个电容和一个电阻。当然，还可以根据电学特性将等效电路模型中的串联连接优化为并联连接。可以理解的是，在根据仿真结果对电学元件进行优化之前，可以先对仿真结果进行分析处理，去除掉不合理的情况，例如电流为负值的仿真数据，利用有效的仿真数据对模型进行优化。
66.在本技术实施例中，对于碳纳米管场效应管器件的某些电学特性，在现有的等效电路模型并被没有考虑进去，例如隧穿电流、散热量等。在碳纳米管场效应管器件中存在着量子隧穿效应，当势垒厚度与电子波长接近时，电子可以利用其波动性而直接穿过势垒，因此等效电路模型中需要考虑隧穿电流的影响。除此之外，器件内部的热特性也并不清晰，在纳米尺度下无法通过物理公式推导出沟道内部的温度变化。因此需要通过物理仿真在等效电路模型中加入隧穿电流模块以及热阻模块，比如通过构建新的电学元件、改变电学元件的参数等方式。
67.具体地，可以根据隧穿电流对等效电路模型中多个电学元件进行优化，其中，隧穿电流可以根据能带曲线确定。参考图2所示，为本技术实施例提供的一种子带能量分布图，包括导带底能量变化曲线和价带顶能量变化曲线，根据能带曲线可以确定出隧穿电流。针对隧穿效应，隧穿电流可以通过以下landauer公式计算：
[0068][0069]
其中，e
fs
表示源端的费米能级，e
fd
表示漏端的费米能级，t为温度，kb为玻尔兹曼常数，h为普朗克常量，te(e)为隧穿概率。
[0070]
其中隧穿概率可表示为：
[0071][0072]
其中，tb(e)可表示为
[0073][0074]
其中，νf为费米速度，h为普朗克常量，eg为带宽，ec(x)是导带能量，xi和x0分别为隧穿的起点和终点。
[0075]
ec(x)是可以根据求解拉普拉斯方程可以得到，并将其简化为解析模型，可表示为：
[0076]
ec(x)＝a1e-x/λ
+a2e
x/λ-vg+eg/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0077]
其中，x是在碳纳米管场效应管中的位置，λ是静电标度长度，a1、a2为解析参数，eg为带宽，vg为栅极电压。
[0078]
隧穿电流可以分为直接源漏隧穿和结带带隧穿，这需要在上述方程中扩展到源漏区域，针对两种情况分别进行公式推导及简化，其中的解析参数如a1、a2可以通过对图2中的导带底能量曲线进行拟合参数提取而得到。
[0079]
具体地，还可以根据散热量对等效电路模型中多个电学元件进行优化，其中，散热量可以根据能量耗散分布中的能量电流密度确定。
[0080]
由于器件内部的温度变化和热量是相关的，可以通过对器件内部的热耗散分布进行分析，得到温度的变化模型。器件内部由于声子散射引起的温度变化虽然不能直接得到，但可以由热扩散方程推得。其中，声子散射导致的散热量可以通过沟道内部的能量电流密度求得，可用公式表示为：
[0081][0082]
其中，g(x)为散射量，je(x)为能量电流密度。
[0083]
参考图3所示，为本技术实施例提供的一种沟道内部的能量耗散分布图，横坐标表示沟道的长度，纵坐标为能量电流密度，对能量电流密度进行求导并拟合可以得出一个与x线性相关的散热量，如图4所示，为本技术实施例提供的一种由声子散射导致的散热量解析结果，横坐标代表沟道的长度，纵坐标为散热量，将散热量带入求解热扩散方程即可得到碳纳米管场效应管器件内部的温度变化情况，并将其引入器件模型中。
[0084]
在本技术实施例中，将物理仿真结果与公式归纳推导相结合，对仿真数据根据不同需求进行拟合，对模型中已经存在的模块提取模型参数对模块进行校准，并针对模型尚未涉及但仿真存在的物理特性，构建新的模块加入模型中，实现碳纳米管场效应管器件物理、物理模拟仿真以及实验数据相互辅助与补充，使得模型更加完善。
[0085]
在本技术实施例中，器件模型最终要应用于电路设计中，可以利用hspice等模拟工具基于源漏电压与漏电流的关系，对建立好的器件模型进行验证。还可以将器件应用于反相器等简单逻辑电路中验证其功能的正确性。
[0086]
在本技术实施例中，s102可以包括多种实现方式，其中一种实现方式具体可以包括以下步骤。
[0087]
s1021，可以根据碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，利用半经典弹道输运方法获得第一电荷密度；
[0088]
s1022，根据第一电荷密度通过泊松方程得到第一电势分布；
[0089]
s1023，根据第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过第一延迟格林函数获得第二电荷密度；第一延迟格林函数满足收敛性；
[0090]
s1024，根据第二电荷密度通过泊松方程得到第二电势分布；
[0091]
s1025，根据第二电荷密度和第二电势分布得到电学特性。
[0092]
在本技术实施例中，利用半经典弹道输运方法求得第一电荷密度、器件内部的能量分布等物理量，作为参照数据以及下一步量子输运方法的初始猜想值输入；然后，使用基于非平衡格林函数方法的自洽迭代方法，引入弹性和非弹性声子散射，通过自洽求解泊松方程以及引入声子散射的非平衡格林函数，对特定参数的碳纳米管场效应管内部物理特性进行仿真，求解出第二电荷密度、第二电势分布、电流以及器件内部的能量分布，然后，通过量子散射仿真系统输出仿真结果。
[0093]
在本技术实施例中，s1023可以包括，根据第一电势分布计算得到哈密顿量和自能矩阵，以得到第二延迟格林函数；第二延迟格林函数不包括声子散射自能；然后根据第二延迟格林函数计算得到声子散射自能；接着，根据声子散射自能和第二延迟格林函数构建第三延迟格林函数；利用第三延迟格林函数输出的第三电荷密度，调整第三延迟格林函数的参数，以得到第一延迟格林函数；通过第一延迟格林函数获得第二电荷密度。
[0094]
在本技术实施例中，s1024可以包括，根据第二电荷密度求解泊松方程得到第三电势分布；接着，若利用第三电势分布确定泊松方程不具有收敛性时，则根据第三电势分布通过第一延迟格林函数获得第三电荷密度；然后，根据第三电荷密度通过泊松方程得到第二电势分布。
[0095]
在本技术实施例中，参考图5所示，为本技术实施例提供的一种量子散射系统仿真的流程图，输入碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，利用半经典弹道输运方法获得第一电荷密度；求解泊松方程得到第一电势分布，其中泊松方程具体为：
[0096][0097]
其中，r代表沿碳纳米管场效应管直径方向坐标，z表示沿碳纳米管场效应管轴方向坐标，ρ表示电荷密度分布，ε为介电常数。
[0098]
通过第一电势分布计算得到哈密顿量和自能矩阵，以得到第二延迟格林函数。需要注意的是，第一次计算延迟格林函数时，先不考虑声子散射自能。具体地，为独立沟道确定基集并计算哈密顿矩阵，二维纳米管晶格在模式空间中被变换为n个非耦合的一维晶格，变换后的哈密顿矩阵h
pz
可以表示为
[0099][0100]
其中，对角线元素ui对应的是沿管表面的场静电势，m代表第m个模式，n代表n个晶格，b
2m
＝2tcos(πm/n)。
[0101]
可以计算描述输运通道如何耦合到源极触点的自能矩阵和漏极触点的自能矩阵，自能矩阵∑(e)可以表示为
[0102]
σ(e)＝σs(e)+σd(e)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0103]
其中，∑s(e)代表源端的自能矩阵，∑d(e)代表漏端的自能矩阵。
[0104]
则，第二延迟格林函数可表示为
[0105]
g(e)＝[(e+iη
+
)i-h
pz-σ(e)]-1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0106][0107][0108]
其中，gn为表示电子输运的格林函数，g
p
为表示空穴输运的格林函数，η
+
表示一个极小量，e表示能量，i是单位矩阵，h
pz
是哈密顿矩阵，σ(e)是自能矩阵。
[0109]
可以理解的是，第一延迟格林函数、第二延迟格林函数和第三延迟格林函数都可用式(9)表示，区别在于声子散射自能存在差异。
[0110]
利用第二延迟格林函数计算得到自能矩阵中的最后一部分声子散射自能，这是由电子-声子散射产生的，在一个环j内从子带m'到m的非弹性内散射自能函数和外散射自能函数的定义分别为：
[0111][0112][0113]
其中，d0代表耦合常数、n
ω
代表声子数量，是声子能量。因为研究表明散射自能的实部对声子散射影响很小，因此只需要求解散射自能矩阵的虚部，具体为：
[0114][0115]
通过声子散射自能和第二延迟格林函数构建第三延迟格林函数，通过第三电荷密度判断是否收敛，如果否，则再次计算新的延迟格林函数；如果是，则第三电荷密度就是第二电荷密度，根据第二电荷密度求解泊松方程，利用第三电势分布确定泊松方程是否收敛，如果否，将根据第三电势分布确定新的延迟格林函数，直到泊松方程和延迟格林函数迭代自洽，输出仿真结果。
[0116]
根据第三延迟格林函数，确定在第m个子带环j内某个位置zj的电荷密度为
[0117][0118]
在本技术实施例中，图6为本技术实施例中提供的第一子带电荷密度图，可见，随着漏极电压vd的增大，电荷密度减小。图7为本技术实施例中提供的漏电流随漏极电压变化曲线图，可见，随着漏极电压增大，漏电流先增大后逐渐不变，并且发现，随着栅极电压的增大，漏电流也随之增大。
[0119]
在本技术实施例中，解决了现有碳纳米管场效应管器件模型在建模时，存在实验数据不完善、实验数据差别大、无法深入捕捉碳纳米管内部物理特性等问题，本技术通过非平衡格林函数自洽迭代方法在纳米尺度对器件物理特性进行仿真，捕捉隧穿、能量耗散、声子散射等量子效应。利用仿真结果对器件模型已经存在的模块进行拟合参数的提取和优化，并针对模型尚未涉及但仿真存在的物理特性构建新的模块加入模型中，使模型更加精确和完善。
[0120]
本技术实施例提供了一种碳纳米管场效应管器件的建模方法，建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；等效电路模型包括多个电学元件；根据碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件进行优化。可见，利用量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，以得到体现电学特性的仿真数据，根据物理模拟仿真数据对等效电路模型中的电学元件进行优化，使得等效电路模型与碳纳米管场效应管器件的电学特性更加匹配，提高等效电路模型的准确性。
[0121]
基于以上碳纳米管场效应管器件的建模方法，本技术实施例还提供了一种建模装置，参考图8为本技术实施例提供的一种碳纳米管场效应管器件的建模装置的结构框图，该装置可以包括：
[0122]
建立单元100，用于建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；所述等效电路模型包括多个电学元件；
[0123]
仿真单元200，用于根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对所述碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；
[0124]
优化单元300，用于根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化。
[0125]
可选地，所述仿真单元用于：
[0126]
根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，利用半经典弹道输运方法获得第一电荷密度；
[0127]
根据所述第一电荷密度通过泊松方程得到第一电势分布；
[0128]
根据所述第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度；所述第一延迟格林函数满足收敛性；
[0129]
根据所述第二电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布；
[0130]
根据所述第二电荷密度和所述第二电势分布得到电学特性。
[0131]
本技术实施例提供了一种碳纳米管场效应管器件的建模装置，建立单元，用于建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；等效电路模型包括多个电学元件；仿真单元，用于根据碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；优化单元，用于根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件进行优化。可见，利用量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，以得到体现电学特性的仿真数据，根据物理模拟仿真数据对等效电路模型中的电学元件进行优化，使得等效电路模型与碳纳米管场效应管器件的电学特性更加匹配，提高等效电路模型的准确性。
[0132]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0133]
以上仅是本技术的优选实施方式，虽然本技术已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本技术技术方案保护的范围内。
技术特征：1.一种碳纳米管场效应管器件的建模方法，其特征在于，包括：建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；所述等效电路模型包括多个电学元件；根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对所述碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对所述碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性，包括：根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，利用半经典弹道输运方法获得第一电荷密度；根据所述第一电荷密度通过泊松方程得到第一电势分布；根据所述第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度；所述第一延迟格林函数满足收敛性；根据所述第二电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布；根据所述第二电荷密度和所述第二电势分布得到电学特性。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度，包括：根据所述第一电势分布计算得到哈密顿量和自能矩阵，以得到第二延迟格林函数；所述第二延迟格林函数不包括声子散射自能；根据所述第二延迟格林函数计算得到所述声子散射自能；根据所述声子散射自能和所述第二延迟格林函数构建第三延迟格林函数；利用所述第三延迟格林函数输出的第三电荷密度，调整所述第三延迟格林函数的参数，以得到第一延迟格林函数；通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布，包括：根据所述第二电荷密度求解所述泊松方程得到第三电势分布；若利用所述第三电势分布确定所述泊松方程不具有收敛性时，则根据所述第三电势分布通过所述第一延迟格林函数获得第三电荷密度；根据所述第三电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电学特性包括以下参数中的至少一种：电流-电压特性曲线、能带曲线、电子密度谱、能量耗散分布。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化，包括：根据隧穿电流和/或散热量，对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化；所述隧穿电流根据所述能带曲线确定，所述散热量根据能量耗散分布中的能量电流密度确定。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化，包括：根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件的数量、参数和连接关系进行
优化。8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述物理结构参数包括：碳纳米管手性、栅极介电常数、氧化层厚度、沟道长度、源极栅极长度、掺杂密度、弹性散射系数、非弹性散射系数、声子能量、漏极电压和栅极电压。9.一种碳纳米管场效应管器件的建模装置，其特征在于，包括：建立单元，用于建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；所述等效电路模型包括多个电学元件；仿真单元，用于根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对所述碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；优化单元，用于根据所述电学特性对所述等效电路模型中多个电学元件进行优化。10.根据权利要求9所述的建模装置，其特征在于，所述仿真单元用于：根据所述碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，利用半经典弹道输运方法获得第一电荷密度；根据所述第一电荷密度通过泊松方程得到第一电势分布；根据所述第一电势分布获得包括声子散射自能的第一延迟格林函数，以通过所述第一延迟格林函数获得第二电荷密度；所述第一延迟格林函数满足收敛性；根据所述第二电荷密度通过所述泊松方程得到第二电势分布；根据所述第二电荷密度和所述第二电势分布得到电学特性。
技术总结本申请提供一种碳纳米管场效应管器件的建模方法及建模装置，建立碳纳米管场效应管器件的等效电路模型；等效电路模型包括多个电学元件；根据碳纳米管场效应管器件的物理结构参数，通过量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，得到电学特性；根据电学特性对等效电路模型中多个电学元件进行优化。可见，利用量子散射仿真系统对碳纳米管场效应管器件进行仿真，以得到体现电学特性的仿真数据，根据物理模拟仿真数据对等效电路模型中的电学元件进行优化，使得等效电路模型与碳纳米管场效应管器件的电学特性更加匹配，提高等效电路模型的准确性。路模型的准确性。路模型的准确性。
技术研发人员：张芯瑞 陈岚 刘宏伟
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/5
