[发明专利]计算压电电子学器件界面处压电电荷分布的方法和系统

说明书

本发明公开了计算压电电子学器件界面处压电电荷分布的方法和系统，该方法包括：接收构成压电电子学器件的原子的原子种类、原子坐标和晶胞大小；分别在压电电子学器件无应变和有应变的情况下，计算界面处的电荷量，其中，在无应变的情况下，电荷量为无应变电荷量，在有应变的情况下，电荷量为有应变电荷量；计算界面处的无应变电荷量与有应变电荷量的差值以得到界面处的压电电荷分布。本发明通过分别计算在压电电子学器件无应变和有应变情况下界面处的电荷量来得到界面处的压电电荷分布，可以精确地了解压电电荷在界面处的分布情况，从而能够精确模拟压电电子学器件的输运性质，为优化压电电子学器件功能、加快压电电子学器件产业化进程提供帮助。

技术领域

本发明涉及计算压电电子学器件的压电电荷分布的技术，具体地，涉及计算压电电子学器件界面处压电电荷分布的方法和系统。

背景技术

压电电子学器件的核心部分是压电半导体，如氧化锌、氮化镓、氮化铟等。在外界应力的作用下，压电半导体的表面会产生压电电荷及相应的压电电场，从而影响半导体的输运性质。因而，可以利用外界应力来替代传统的门电极对压电电子学器件的输运性质进行调控，这叫做压电电子学。压电电子学器件中压电半导体与其他材料界面处产生的压电电荷是压电电子学效应的关键因素。目前，已有相关的理论研究阐述了压电电荷对器件的调控机理，但所采用的方法仅基于经典的压电理论、半导体物理、以及宏观的有限元方法，对压电电荷在微观界面处的分布长度及分布形状也采取了简单的近似，因而无法得到压电电荷的分布规律。

发明内容

本发明的目的是提供计算压电电子学器件界面处压电电荷分布的方法和系统，用于解决计算压电电子学器件的压电电荷分布，尤其是界面处的压电电荷分布的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种计算压电电子学器件界面处压电电荷分布的方法，包括：接收构成所述压电电子学器件的原子的原子种类、原子坐标和晶胞大小；分别在所述压电电子学器件无应变和有应变的情况下，根据原子种类、原子坐标和晶胞大小计算所述界面处的电荷量，其中，在无应变的情况下，所述电荷量为无应变电荷量，以及在有应变的情况下，所述电荷量为有应变电荷量；以及计算所述界面处的所述无应变电荷量与所述有应变电荷量的差值以得到所述界面处的压电电荷分布。

相应地，本发明还提供了一种计算压电电子学器件界面处压电电荷分布的系统，包括：接收装置，用于接收构成所述压电电子学器件的原子的原子种类、原子坐标和晶胞大小；以及计算装置，用于：分别在所述压电电子学器件无应变和有应变的情况下，根据原子种类、原子坐标和晶胞大小计算所述界面处的电荷量，其中，在无应变的情况下，所述电荷量为无应变电荷量，以及在有应变的情况下，所述电荷量为有应变电荷量；以及计算所述界面处的所述无应变电荷量与所述有应变电荷量的差值以得到所述界面处的压电电荷分布。

通过上述技术方案，本发明通过分别计算在压电电子学器件无应变和有应变情况下界面处的电荷量来得到界面处的压电电荷分布，可以精确地了解压电电荷在界面处的分布情况，从而能够精确模拟压电电子学器件的输运性质，为优化压电电子学器件功能、加快压电电子学器件产业化进程提供帮助。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的计算压电电子学器件界面处压电电荷分布方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种压电电子学器件；

图3(a)是根据图2提供的实施例的Ag-ZnO-Ag压电电子学晶体管的原子尺度模型；

图3(b)是根据图2提供的实施例的Ag-ZnO-Ag压电电子学晶体管超晶胞内面平均静电势及宏观平均静电势；