[發明專利]一種半導體激光器中位錯擴展特性的模擬預測方法

有效

• 申請號: 202210565634.6
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114662346B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 李洵;張玉岐;趙佳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G16C60/00
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

1.一種半導體激光器中位錯擴展特性的模擬預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，建立半導體激光器位錯擴展的動態控制方程：

其中，

其中，為擴散項，為驅動項；

ρ為待求的位錯密度分布，是坐標()和時間t的函數；為擴散項的比例系數，C₁₁，C₁₂和C₄₄為半導體激光器材料的彈性模量，f()為位錯驅動源，是()和時間t的隨機函數；是擴散項的電流、溫度和位錯激活能的函數；是驅動項的電流、溫度和位錯激活能的函數；A₁是擴散項的外加溫度、電流比例常數；A₂是驅動項的外加溫度、電流比例常數；I是外加的電流，I₀是電流歸一化常數，n₁是擴散項的電流加速因子，n₂是驅動項的電流加速因子，E₁是擴散項的激活能，E₂是驅動項的激活能；T為溫度，T₀為參考溫度，k為玻爾茲曼常數；

步驟二，建立所要模擬的半導體激光器的結構模型，給定模擬的初始條件；

步驟三，獲取所要模擬的半導體激光器材料的彈性模量C₁₁，C₁₂、C₄₄和外界驅動條件，包括溫度T和電流I；

步驟四，動態控制方程中的未知參數，A₁，A₂，n₁，n₂，E₁，E₂先按照經驗進行設定，位錯驅動源f(x,y,z,t)通過DLA過程獲得，所述DLA過程為擴散限制凝聚過程；

步驟五，利用軟件進行位錯模擬，求取動態控制方程中的變量ρ，并對模擬結果進行可視化處理；

步驟六，利用所要模擬的半導體激光器在同樣的外界驅動條件下進行實際的位錯驗證，并將模擬結果與實際結果進行對比，如果結果不符，則修改動態控制方程中的未知參數，A₁，A₂，n₁，n₂，E₁，E₂，返回步驟四，進行重新模擬，直到模擬結果與實際結果相符；

步驟七， 利用得到的動態控制方程對未知半導體激光器在外界驅動條件下的位錯特性進行模擬預測；

步驟四中通過DLA過程獲得位錯驅動源f(x,y,z,t)的過程如下：

（1）在半導體激光器的設定區域內隨機生成源點，所述設定區域指半導體激光器結構模型中應力最大的區域；

（2）源點做隨機布朗運動，源點游走的方向根據半導體激光器的材料晶格成鍵方向來定義；

（3）判斷源點是否超過設定邊界，如超過則結束運動過程，迭代時間t+1，返回步驟（1）；如未超過，則繼續運動；

（4）源點遇到設定的種子點則凝聚下來，如未遇到則返回步驟（2）繼續做隨機布朗運動；

（5）將凝聚的源點時間和坐標信息代入到動態控制方程中的位錯驅動源f(x,y,z,t)中；

（6）迭代時間t+1，判斷時間t是否達到設定時間，否則繼續步驟（1），是則結束整個過程。

2.根據權利要求1所述的一種半導體激光器中位錯擴展特性的模擬預測方法，其特征在于，步驟二中，模擬的初始條件為：在初始時刻t=0時，在選定的位錯起始點（x,y,z）的取值ρ=1，而其余位置ρ=0。