[发明专利]一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法

权利要求书

1.一种含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从原子层面对单层二硫化钼进行二维材料结构建模；

(2)计算单层二硫化钼材料的材料特性，所述材料特性包括材料的能带和态密度；

(3)计算单层二硫化钼材料的紧束缚哈密顿量，根据二硫化钼材料中各原子轨道的能带贡献得到原子间的紧束缚参数，计算带有紧束缚哈密顿参数的矩阵；

(4)建立半导体器件模型，将含有紧束缚哈密顿参数的矩阵导入该模型来计算含单层二硫化钼结构的半导体器件的电学特性和输运特性。

2.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(1)中所述的单层二硫化钼结构模型，具体包括三个原子平面，中间的Mo原子平面将两个六角边平面的S原子隔开，相邻层与层之间依靠微弱的范德华力结合。

3.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(2)包括以下过程：

(1)构建二硫化钼原胞；

(2)对原胞进行弛豫求解使得结构优化至原子最低能量体系；

(3)原子最低能量体系进行自洽迭代求解薛定谔方程；

(4)在自洽求解基础上固定K点，利用非自洽算法对价电子波函数进行调制，通过调制后的波函数对应的能量得到能带结构和态密度。

4.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(3)包括以下过程：

(1)将单层二硫化钼材料的紧束缚哈密顿量表示为：

其中[H₀]表示单位原胞的哈密顿量，[H_m]表示单元格与其第m个相邻单元格之间的相互作用所产生的哈密顿量，表示从一个单元格指向其第m个相邻单元格的向量，n表示单层二硫化钼材料的轨道数，表示波矢；

(2)将二硫化钼材料单位原胞的紧束缚哈密顿矩阵表示为：

其中，h_S/S和h_Mo/Mo分别表示S原子和S原子、Mo原子和Mo原子之间的相互作用所对应的哈密顿量，而h_S/Mo或者h_Mo/S表示S原子和Mo原子之间的相互作用所对应的哈密顿量；

(3)将单层二硫化钼材料的各原子轨道的能带贡献代入紧束缚哈密顿矩阵计算得到对应原子与原子之间的紧束缚参数，设置二硫化钼材料的高对称点附近有大的权重，则含有紧束缚哈密顿[H]参数的矩阵S(p)为：

其中，σ_j是二硫化钼材料第j次迭代计算的拟合点的权值，是第j次迭代计算的紧束缚能量，是第j次迭代计算的能带能量，n表示单层二硫化钼材料的轨道数。

5.根据权利要求1所述的含单层二硫化钼结构的半导体器件仿真方法，其特征在于：步骤(4)中所述的建立半导体器件模型，采用的是纳米技术计算机辅助设计软件来建立；所述的将含有紧束缚哈密顿参数的矩阵导入半导体器件模型，是使用python语言将含有紧束缚哈密顿参数的矩阵值导入纳米技术计算机辅助设计nanotcad包。