含异质材料界面的原子模型构建方法

Simulation of nano-scale electronic devices is an important solution for the emerging electronics. Atomistic models are the input models for the simulation, which need to consider the dopant, oxide and surface passivation. Since the constructing of the atomistic models with an interface between different materials is difficult and the result models are difficult to converge in the simulations, how to generate well optimized atomistic models is one of the key problems in this field. This project targets to analysis the geometric properties of the atomistic models and the relationship among them for generating analysis criteria and the order of optimization. After find the space which cannot be filled with duplicable units, different kinds of atoms will be generated in the space according to their density of the material. Then the CVT method is introduced for searching the possible bonding status among atoms. Then the atoms in this space will be combined with other parts. Atomistic models with an interface between different materials can be constructed based on this new solution, which can be used as input models for the simulation of electronic devices. This project will creative solve the problems in the construction of nano-scale atomistic models, which will provide an efficient solution for the construction of atomistic models. The result models can be applied in varies applications, which request highly qualified nano-scale atomistic models.

纳米尺度器件仿真是下一代电子元器件设计时的重要手段。纳米尺度原子模型是用于这类仿真计算的输入模型。用于量子计算的全尺寸原子模型存在计算时难于收敛、含异质材料界面构建困难等问题，因而如何构建适用于仿真计算的高度优化的原子模型是该领域的核心问题。本研究课题拟在分析原子模型中存在的原子结构的几何参数对整体势能影响和几何参数之间的优化次序，建立合理的评价指标和优化模型。并在此基础上构建含异质材料界面的原子模型，具体方案是先对模型的设计区域进行分析，对不可以使用重复单元填充的区块，在确定材料中的原子种类和密度后，采用CVT方法生成原子间的成键关系，再和其它区域的原子模型合并，并进行结构优化调整，构建高质量的原子模型。本研究的完成将创新性的解决纳米尺度原子模型构建中的难题，为用于纳米尺度元器件仿真的原子模型构建提供有效的理论支持和构建方法，满足各类器件仿真对构建结构优化的纳米尺度全尺寸原子模型的需求。

本项目主要面向具有明显局部特征的模型数据进行处理，围绕项目核心研究内容和研究对象，在项目实施中扩展了研究工作的应用领域，主要对如下三个方面的内容展开研究，包括：.1）基于样例的建模，即利用三维模型的重复特征生成新的模型，这方面的工作不仅可以应用于原子模型，在特色建筑和运动数据等具备局部几何特征的数据集中，也得到了较好地应用；2）通过几何属性描述模型动态特征，在研究几何属性对模型影响的基础上，通过预制好的几何特征修改模型，实现模型的动态调整，这方面的工作推广了几何描述方法在模型动态特征生成方面的应用；3）基于几何属性分析的模型特征提取，在研究几何属性对模型特征影响的基础上，通过引入模型整体信息，有助于提取模型特征，用于带噪声网格模型的去噪，可以获得比原有方法15%以上的提升。.通过项目研究工作的实施，对原子模型构建方法进入了深入探讨，深入挖掘了相关构建方法。同时也将相关方法推广到建筑模型生成、运动数据处理和三维重建等应用领域。未来将进一步整理相关实验数据，形成新的研究成果。.在项目执行期间，项目组成员发表了相关论文5篇，其中SCI/EI索引论文3篇，中文核心期刊论文2篇，申请软件著作权1项。培养了4名硕士研究生，其中2名已经毕业，另2名还将继续项目研究工作。