[發(fā)明專利]一種針對(duì)器件微放電抑制的多尺度關(guān)聯(lián)分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110201212.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN112836421B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李永東;彭敏;王大威;曹猛;林舒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/25
• 分類號(hào): G06F30/25;G06F111/10;G06F113/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種針對(duì)器件微放電抑制的多尺度關(guān)聯(lián)分析方法，其特征在于，用于常見器件的微放電抑制效果分析和預(yù)測(cè)，可對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)微波器件進(jìn)行多尺度關(guān)聯(lián)分析，包括以下具體步驟：

(1)在原子至納米尺度上，根據(jù)金屬材料的晶格常數(shù)、鍵角、空間群參數(shù)建立金屬的晶胞結(jié)構(gòu)模型，切晶胞得到所需材料晶面；

(2)基于第一性原理方法對(duì)上述結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行弛豫計(jì)算，并進(jìn)行非自洽計(jì)算，得到材料真空能級(jí)和費(fèi)米能級(jí)，計(jì)算得到功函數(shù)、光學(xué)能量損失譜；

(3)采用基于蒙特卡洛方法的二次電子發(fā)射多代模型自研程序，以平整表面情況作為表面形貌輸入，輸入對(duì)應(yīng)材料種類，將上述計(jì)算得到的材料功函數(shù)輸入至材料的功函數(shù)，得到微米尺度上材料表面的二次電子發(fā)射系數(shù)模擬值；可與實(shí)際光滑材料樣片表面的二次電子發(fā)射系數(shù)測(cè)量值進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證；

(4)在毫米至厘米尺度上，針對(duì)簡(jiǎn)單平板結(jié)構(gòu)器件將材料表面的二次電子發(fā)射系數(shù)模擬值輸入到粒子模擬軟件電子發(fā)射模塊中進(jìn)行微放電閾值模擬計(jì)算；或?qū)⒉牧媳砻娴亩坞娮影l(fā)射系數(shù)模擬值按照統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行擬合，根據(jù)所得一組參數(shù)計(jì)算閾值；

(5)繪制器件結(jié)構(gòu)的微放電敏感區(qū)域曲線；

以上實(shí)現(xiàn)了器件基底材料多尺度關(guān)聯(lián)分析的全過(guò)程，然后，針對(duì)表面鍍膜工藝處理的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)器件微放電抑制的多尺度關(guān)聯(lián)分析：

(6)根據(jù)金屬和鍍膜材料的晶格常數(shù)、鍵角、空間群參數(shù)建立各自的晶胞結(jié)構(gòu)模型；對(duì)金屬材料切晶胞得到所需晶面，將鍍膜材料與基底材料進(jìn)行晶胞適配，建立復(fù)合結(jié)構(gòu)的晶胞模型；

(7)采用第一性原理計(jì)算軟件對(duì)上述復(fù)合結(jié)構(gòu)的晶胞模型進(jìn)行弛豫，并進(jìn)行非自洽計(jì)算，得到真空能級(jí)和費(fèi)米能級(jí)，計(jì)算得到功函數(shù)、光學(xué)能量損失譜；

(8)采用基于蒙特卡洛方法的雙層材料二次電子發(fā)射多代模型程序，以表面粗糙度情況作為表面形貌輸入，以基底材料和表層膜材料作為輸入材料種類，將上述計(jì)算得到的復(fù)合材料功函數(shù)輸入至程序中表層膜的功函數(shù)，得到表面的二次電子發(fā)射系數(shù)模擬值；可與實(shí)際鍍膜工藝表面樣片二次電子發(fā)射系數(shù)測(cè)量值進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證；

(9)針對(duì)簡(jiǎn)單平板結(jié)構(gòu)器件，將上述表面的二次電子發(fā)射系數(shù)模擬值輸入到粒子模擬軟件電子發(fā)射模塊中進(jìn)行微放電閾值模擬計(jì)算；或?qū)⑵浒凑瘴⒎烹娨种平y(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行擬合，根據(jù)所得一組參數(shù)計(jì)算閾值；

(10)繪制器件結(jié)構(gòu)的微放電敏感區(qū)域曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)器件微放電抑制的多尺度關(guān)聯(lián)分析方法，其特征在于，步驟(1)中建立晶胞結(jié)構(gòu)模型的具體方法如下：在建立單一金屬材料的晶胞結(jié)構(gòu)模型時(shí)，先從材料數(shù)據(jù)庫(kù)中下載標(biāo)準(zhǔn)晶胞.cif文件，用VESTA軟件打開文件并將晶胞結(jié)構(gòu)坐標(biāo)保存為POSCAR文件；然后調(diào)用VASP軟件中ASE模塊進(jìn)行金屬晶面切割，得到金屬晶面晶胞結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)器件微放電抑制的多尺度關(guān)聯(lián)分析方法，其特征在于，步驟(2)和(7)中本多尺度關(guān)聯(lián)分析方法中涉及的第一性原理計(jì)算方法具體說(shuō)明如下：在原子至納米尺度上，進(jìn)行第一性原理計(jì)算采用VASP軟件計(jì)算得到功函數(shù)、光學(xué)能量損失譜；功函數(shù)的具體計(jì)算方法：弛豫后設(shè)置INCAR輸入文件中的功函數(shù)計(jì)算標(biāo)簽，進(jìn)行非自洽計(jì)算，得到真空電勢(shì)分布，讀取材料真空能級(jí)E_vacuum和費(fèi)米能級(jí)E_fermi，計(jì)算得到功函數(shù)的值等于真空能級(jí)減去費(fèi)米能級(jí)的差值，即E_w＝E_vacuum-E_fermi。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)器件微放電抑制的多尺度關(guān)聯(lián)分析方法，其特征在于，步驟(3)中微米尺度上的二次電子發(fā)射系數(shù)蒙特卡洛模擬采用的程序?yàn)閺?fù)雜表面二次電子發(fā)射多代模型程序。