[發明專利]基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法

在審

• 申請號: 202111488373.4
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN113903403A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 畢可東;錢逸程;郭明;楊俊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/30
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

1.一種基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）在Material Studio軟件中建立模擬體系，模擬體系中包括導電聚合物和半導體，導電聚合物以單鏈形式存在；

2）在分子動力學模擬中，采用共軛梯度法對所述模擬體系進行能量最小化優化，獲得初始優化模擬體系；

3）在分子動力學模擬中，采用NVT系綜，使用Nose-Hoover溫度耦合法對所述的初始優化模擬體系進行升溫，獲得二次優化模擬體系；

4）在分子動力學模擬中，采用NPT系綜，使用Nose-Hoover溫度耦合法和各向同性校正控壓法對所述的二次優化模擬體系中進行恒溫恒壓控制，獲得最終優化模擬體系；

5）對所述的最終優化模擬體系進行拉伸分子動力學模擬，獲得SMD采樣軌跡；

6）對獲得的SMD采樣軌跡進行能量提取，根據能量提取的結果獲得導電聚合物和半導體之間的粘附強度；

7）對獲得的粘附強度進行能量分解，根據能量分解的結果確定導電聚合物和半導體之間的粘附機理。

2.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟2)所述的能量最小化優化包括依次進行以下階段的優化：導電聚合物的結構優化以及半導體的表面松弛；優化過程中，每次的優化步數為100～1000步。

3.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟3)中NVT系綜的模擬溫度是由0K上升到295～305K，升溫時間控制在500ps內。

4.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟4)中NPT系綜的模擬溫度控制為295～305K，時間控制在500 ps內；平行于半導體接觸表面的兩個方向采用1個大氣壓的周期性邊界條件，垂直于半導體接觸表面的方向采用真空的非周期性邊界條件。

5.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟5)中所述的拉伸分子動力學模擬中，選用的虛擬彈簧的剛度系數設置為1000～2000 pN/?，恒定速度為10～20 ?/ns，彈簧力的方向始終垂直于半導體接觸表面，SMD的模擬步長為1～2 fs，每隔0.1～0.2 ps進行一次軌跡采樣。

6.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟2)到步驟5)的過程中，半導體底部原子始終保持固定。

7.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟3)到步驟5)的過程中，非鍵相互作用截斷半徑為10～12 ?，采用Ewald網格法來處理長程庫倫作用。

8.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟3)到步驟5)的過程中，采用QEq電荷平衡法設置體系中所有元素的電負性，自庫倫積分和屏蔽半徑，每隔10～20 fs執行一次即時的QEq電荷平衡。

9.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟6)中所述的能量提取采用的方法是Jarzynski等式的二階累積量展開形式。

10.根據權利要求1所述的基于計算機模擬分析導電聚合物和半導體粘附機理的方法，其特征在于，步驟7)中所述的能量分解得到的粘附機理分為范德華能、庫侖能和熵能，熵能分解為振動熵能和構象熵能。