[发明专利]纳米材料器件的仿真方法及设备

说明书

本公开的实施例提供了纳米材料器件的仿真方法、设备、计算机程序产品和可读存储介质。本公开的实施例所提供的方法根据纳米材料器件和一维纳米材料单元的参数，设置纳米材料器件的仿真模型的初始化参数，在二维矩形平面上随机生成具有初始化参数的纳米材料网络，纳米材料网络包括多个一维纳米材料单元，且其中的至少两个一维纳米材料单元之间存在相交；建立与纳米材料网络具有相同拓扑结构的导电网络，若导电网络中存在导电通路则对导电通路进行解算，获得纳米材料器件的仿真模型的电学性能参数，从而准确对应纳米材料薄膜各参数与纳米材料器件电学性能的关系。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，更具体地，涉及纳米材料器件的仿真方法、设备、计算机程序产品和可读存储介质。

背景技术

随着半导体工艺制程不断突破物理极限，“More Moore”推动器件结构、沟道材料、制造工艺等方面进行创新研发，纳米材料由于其优异的电学性能成为了集成电路替代硅材料的备选，利用纳米材料制作的纳米材料器件在柔性电子、三维集成等领域有较大的应用前景。

纳米薄膜材料的制备存在密度难提升、纯度和均匀性难控制等关键问题，同时薄膜形貌与纳米材料器件电学性能之间缺乏准确对应模型，这对高性能纳米材料器件的设计有较大的限制。

因此，需要一种有效的纳米材料器件仿真方法，使得纳米材料薄膜形貌与纳米材料器件电学性能准确对应，系统探究纳米材料薄膜形貌各关键参数与纳米材料器件电学性能之间的关系，为设计高性能纳米材料器件提供数据支撑。

对于碳纳米管材料来说，现有技术在实验的基础上，用数值模型解释了碳纳米晶体管(CNT)的性能及其受到沟道长度、CNT密度和纯度等参数的影响，然而，并没有研究CNT本身的开关特性，未建立CNT自身特性与纳米材料器件的电学性对应的模型。

发明内容

为了解决上述问题，本公开通过建立纳米材料器件的仿真模型，将纳米材料器件中纳米材料薄膜转化为具有相同拓扑结构的电阻网络，通过基尔霍夫定律和修改节点分析结算纳米材料器件的电学参数，从而准确对应纳米材料薄膜各参数与纳米材料器件电学性能的关系，为高性能纳米材料器件的设计提供数据支撑。

本公开实施例提供了纳米材料器件的仿真方法、设备、计算机程序产品和可读存储介质。

本公开的实施例提供了一种纳米材料器件的仿真方法，所述纳米材料器件由一维纳米材料单元制备，所述仿真方法包括：根据所述纳米材料器件和所述一维纳米材料单元的参数，设置所述纳米材料器件的仿真模型的初始化参数；根据所述初始化参数，在二维矩形平面上随机生成具有所述初始化参数的纳米材料网络，其中，所述纳米材料网络包括多个一维纳米材料单元，并且所述多个一维纳米材料单元中的至少两个所述一维纳米材料单元之间存在相交；建立与所述纳米材料网络具有相同拓扑结构的导电网络，判断所述导电网络中是否存在导电通路；在所述导电网络中存在导电通路的情况下，对所述导电通路进行解算，获得所述纳米材料器件的仿真模型的电学性能参数。

根据本公开的实施例，所述初始化参数包括以下至少一项：所述二维矩形平面的尺寸、所述一维纳米材料的长度、所述一维纳米材料的交点的开态阻值及关态阻值、所述一维纳米材料的密度、所述一维纳米材料的纯度；所述电学性能参数包括以下至少一项：所述纳米材料器件的仿真模型的开态电流及关态电流、所述纳米材料器件的仿真模型的所述开态电流与所述关态电流之比、所述纳米材料器件的仿真模型的开态电流密度及关态电流密度。

根据本公开的实施例，根据所述初始化参数，在二维矩形平面上多次随机生成具有所述初始化参数的纳米材料网络，并多次获得所述纳米材料器件的仿真模型的电学性能参数；所述仿真方法还包括：对所述多次获得的所述纳米材料器件的仿真模型的电学性能参数进行统计分析，以确定所述纳米材料器件的仿真模型电学性能参数的分布特性。