[發明專利]用于確定開放量子系統響應時間和瞬態電流評估的方法

有效

• 申請號: 201780009783.1
• 申請日: 2017-02-03
• 公開（公告）號: CN108885645B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王健;張景泰;付彬;俞之舟
• 申請（專利權）人: 香港大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王健;閆小龍

快速算法用于研究由于階梯狀脈沖引起的瞬態行為。該算法由兩部分組成：只要TN，算法I就為大系統將計算復雜度降低到T⁰N³；算法II采用快速多極技術，并且每當TN²時實現標定T⁰N³，在TN²以外，它在更長時間內變為Tlog₂N。因此，如果TN²，它是O(1)階。已經對石墨烯納米帶進行了基準計算，其中N=10⁴并且T=10⁸。該新算法允許解決許多大規模瞬態問題，包括以前可能無法實現的磁隧道結和鐵電隧道結。

技術領域

本發明涉及瞬態電流計算，作為納米電子設備中的納米芯片設計中響應時間和峰值瞬態電流的研究的一部分。

背景技術

對納米技術日益增長的需求的核心是對超快晶體管的需求，該超快晶體管的響應時間是關鍵性能指標之一。一般量子開放系統的響應可以通過跨過系統發送階梯狀脈沖并且隨著時間的過去監測其瞬態電流來探測，因而使得瞬態動態成為非常重要的考慮因素。許多實驗數據示出：大多數分子器件特性與器件結構的材料和化學細節密切相關。因此，涉及器件特性（尤其是其動態性質）的定量和預測分析而不取決于任何現象學參數的第一原理分析成為納米電子設備設計中的興趣中心。

瞬態電流的理論研究追溯到20年前，當時由Wingreen等人獲得寬帶限制（“WBL”）的精確解。參見N. S. Wingreen等人，Phys. Rev. B 48, 8487(R)（1993），其通過引用整體地并入本文。從那時起，已經使用各種方法廣泛地研究了瞬態電流，所述方法包括散射波函數、非平衡格林函數（“NEGF”）方法和密度矩陣方法。參見J. Wang，J. Comput. Electron. 12, 343-355（2013）；S. Kurth等人，Phys. Rev. B 72, 035308（2005）（下文中稱“Kurth”）；G. Stefanucci等人，Phys. Rev. B 77, 075339（2008）（下文中稱“Stefanucci”）；Y. Zhu等人，Phys. Rev. B 71, 075317（2005）；J. Maciejko等人，Phys. Rev. B 74, 085324（2006）（下文中稱“Maciejko”）；R. Tuovinen等人，Phys. Rev. B 89,085131（2014）（下文中稱“Tuovinen”）；R. Seoane Souto等人，Phys. Rev. B 92, 125435（2015）以及X. Zheng等人，Phys. Rev. B 75, 195127（2007），所有這些都通過引用并入本文。瞬態電流的理論調查研究的主要障礙是其計算復雜度。已經進行了許多嘗試來試著加速計算。參見Kurth和Tuovinen以及L. Zhang等人，Phys. Rev. B 86, 155438（2012）；B.Gaury等人，Phys. Rep. 534, 1-37（2014）；M. Ridley等人，J. Phys.：Conf. Ser. 696,012017（2016）（下文中稱“Ridley”）；H A. Croy等人，Phys. Rev. B 80, 245311（2009）以及F J. Weston等人，Phys. Rev. B 93, 134506（2016），所有這些都通過引用整體并入本文。