Yb-Er共掺光波导放大器增益特性模拟及优化

为提高光波导放大器的增益特性,从Yb-Er共掺系统的能级结构及能量传递过程出发,建立了Yb-Er共掺光波导放大器增益的理论模型,对增益特性进行数值模拟;讨论了铒离子的掺杂浓度、泵浦光功率和信号光功率等因素对光波导放大器增益的影响,并进行优化。数值模拟结果表明:当波导长度小于其最佳值时,增益随铒离子的掺杂浓度和泵浦光功率的增加而显著增大;超过最佳波导长度,增益随之下降;泵浦光功率一致,信号光功率增强时,增益下降。抽运功率为70 mW时,长度为2.24 cm的光波导放大器,单位长度增益为4.73 dB/cm,该结果与实验数据基本吻合。     

重金属砷在饱和土壤中迁移过程模拟

重金属污染预测和评估是土壤与地下水修复的重点与难点,土壤中重金属迁移过程模拟能够为污染防治和水资源保护提供科学指导。本文基于有限元方法,建立了三维地下水重金属溶质运移模型,考察南京某化工场地重金属As(V)的迁移运动规律。数值模拟通过改变渗透系数、弥散度、分配系数、孔隙率,对比分析不同参数条件下,重金属As(V)溶质在土壤中的迁移规律。引入敏感性指数作为量化指标,比较各参数对重金属砷迁移的影响。数值分析结果表明：污染晕中心砷质量浓度随污染物持续通入逐渐增加到7.12 mg/L,污染范围不断扩大,纵向迁移距离远大于横向;七年后污染物不再注入,污染范围在水流的作用下整体往下游迁移,污染晕中心浓度不断下降,第40年污染晕中心往下游迁移6.5 m,浓度已下降为0.33 mg/L。连续注入污染物10年情况下,增加渗透系数与弥散度都会导致污染晕中心As(V)浓度下降,纵向迁移距离增加;分配系数增加则出现污染晕中心浓度与纵向迁移距离都减少的情况;由于土壤对重金属As(V)的吸附较强,在参数±50%的变化中,分配系数对重金属的迁移距离影响较大,与渗透系数、弥散度的影响程度相当,敏感性指数分别为18.0%、18.0%与16.3%;孔隙率敏感性指数为0.006%,在本文模型下对重金属As(V)迁移的影响几乎可忽略。     

倒掺杂结构PD SOI器件的抗辐射研究

为了提高SOI器件抗总剂量能力,采用了倒掺杂结构.研究了倒掺杂结构PD SOI器件抗总剂量能力的增强,介绍了该结构对寄生NPN晶体管的抑制作用.发现倒掺杂结构不仅提高了器件的抗总剂量能力,对器件的抗单粒子能力也有所提高.基于0.35 μm SOI 工艺线,结合ISE TCAD 软件对器件的电学特性进行仿真,比较了流片测试数据和仿真数据.着重研究倒掺杂结构PD SOI器件较常规PD SOI 器件抗SEU能力的改善,并对SOI器件单粒子辐射的电荷收集效应进行了模拟与仿真.     

星系与子暗晕的统计联系

伴随N体数值模拟精度的不断提高,不仅暗物质晕的成长历史可以被追踪,位于暗物质晕势场中的子暗晕的成长历史也能够被追踪.与暗物质晕相比,子暗晕和星系的关联更为紧密.由此发展出一系列以子暗晕为基础的研究星系与子暗晕统计联系的研究工作.这类方法介于传统的暗晕占据分布模型和星系形成半解析模型之间.星系的位置和速度通过追踪数值模拟中的子暗晕的轨道和并合历史来预言.星系的物理性质如恒星成分质量、光度、颜色等由统计的参数化模型和其所在暗晕/子暗晕的性质直接联系起来,而并不通过模拟具体的恒星形成以及反馈等过程确定.本文总结并介绍这类星系与子暗晕的统计联系的方法,举例说明典型模型的建立过程,并指出星系-子暗晕关联模型的优势和应用时需要注意的问题.     

杂质纵向高斯分布UTBB-SOI MOSFET的虚拟阴极阈值电压解析模型

采用Sentaurus Process工艺仿真工具,验证了超薄硅膜内单次纵向离子注入并快速热退火后所实现的轻掺杂杂质分布符合高斯规律。设计杂质纵向高斯分布的轻掺杂纳米UTBB-SOI MOSFET,用虚拟阴极处反型载流子浓度来定义阈值电压的方法,为器件建立二维阈值电压解析模型。通过与Sentaurus Device器件仿真结果对比分析,发现:阈值电压模型能准确预测器件在不同掺杂、器件厚度和偏置电压下的阈值电压,正确反映器件的背栅效应,其模拟结果与理论模型相符。     

GMS在某典型化工工业园区地下水铊污染物运移研究中的应用

本研究以南方某市北部化工区为研究对象,基于数值模拟软件(groundwater modeling system, GMS)建立水文地质概念模型和三维溶质运移数值模型,模拟期设定为2020年1月—2029年12月,并对园区污染源污染物持续泄漏1 h、12 h和24 h后,铊污染物在地下水中的迁移过程进行模拟预测。研究结果表明,Tl污染晕质量浓度为0.004～0.024 mg/L;污染晕核心区由污染源向东平移且呈扩张趋势,等值线质量浓度为0.012～0.016 mg/L,外圈区域整体向核心区收缩,等值线浓度为0.008～0.012 mg/L;污染晕最大迁移距离分别为363、1 085、2 753 m。超标范围为0.07～1.04 km²,500 d和3 500 d后相对于最初50 d污染晕最大迁移距离分别延伸了66.5%和86.8%,污染晕核心区整体呈扩张趋势,外圈区域向核心区收缩。污染物持续泄漏1 h、12 h后和24 h后随模拟时间延长呈线性上升趋势,最高值分别为0.02、0.005、0.003 5 mg/L。     

二维黏弹介质五点八阶超紧致有限差分声波方程数值模拟

首次将五点八阶超紧致有限差分格式(CCD8)用于黏弹介质声波方程的数值模拟中,并对该格式进行了频散分析和精度分析,与普通紧致差分格式进行比较。随后,根据泰勒级数展开黏滞声波方程,建立了位移场时间二阶离散格式,将CCD8用于对位移场空间导数的求取,且对CCD8格式进行稳定性研究。最后将CCD8格式运用于均匀介质模型以及水平层状介质模型以及Marmousi模型的数值模拟和波场特征分析及对比中。研究结果表明:①CCD8与CD8相比,具有更小的截断误差、更高的模拟精度以及低数值频散的优点;②CCD8具有较高稳定性;③采用完全匹配层(perfectly matched layer,PML)对人工边界进行处理后对均匀介质、水平层状介质以及Marmousi模型进行黏滞声波方程的数值模拟,发现模拟效果不错,从而验证了CCD8的实用性和有效性性。     

内场限环结构LDMOST的耐压分析

文章讨论了内场限环结构ＬＤＭＯＳＴ的参数优化和器件耐压问题，采用直接积分的方法推导出内场限环表面掺杂浓度的精确优化公式．同时，对ＬＤＭＯＳＴ的优化结构开展了耐压分析．与国外同类工作比较，此方法简便直观，计算结果与二维数值模拟结果符合得较好．     

沥青混合料微细观结构的研究进展

回顾了沥青混合料微细观结构静态及动态识别的研究进展,论述了基于混合料微细观结构的力学特征数值模拟的研究进展,讨论了沥青混合料微细观结构研究中存在的问题,并对其研究方向进行展望.多项研究表明:CCD数码拍照技术与X-ray CT无损伤扫描技术可有效地识别沥青混合料内部结构的空间分布,这两种新技术有着不同的精度与适用范围;X-ray CT是研究沥青混合料内部结构对外部同步加载响应机理的重要途径;有限元、离散元和边界元等诸多数值模拟方法为全面分析沥青混合料微观结构与宏观路用性能的关系提供了新的途径.     

二维粘弹介质五点八阶超紧致有限差分声波方程数值模拟

本文首次将五点八阶超紧致有限差分格式(CCD8)用于粘弹介质声波方程的数值模拟中。此文根据泰勒级数展开粘滞声波方程,建立了位移场时间二阶离散格式,将CCD8用于对位移场空间导数的求取。然后,对CCD8格式进行稳定性研究,频散的压制效果对比分析,及截断误差对比。将CCD8格式运用于均匀介质模型以及水平层状介质模型中进行数值模拟,最后运用于对Marmousi模型的数值模拟中。研究结果表明：(1)CCD8与普通八阶紧致差分相比,具有更小的截断误差、更高的模拟精度以及低数值频散的优势;(2)CCD8具有较高稳定性;(3)采用完全匹配层(PML)对人工边界进行处理后对均匀介质、含有层状介质以及Marmousi模型进行粘弹声波方程的数值模拟,发现模拟效果不错,从而验证了方法的实用性和有效。     

非对称Halo的异质栅SOI MOSFET阈值电压解析模型

为了改善MOSFET的短沟道效应和驱动电流，首次提出了非对称Halo掺杂的异质栅SOIMOSFET结构，这种结构在沟道源端一侧注入浓度较高的杂质，再由具有不同功函数的两种材料拼接形成栅极．通过求解二维电势Poisson方程，建立了全耗尽器件表面势和阈值电压的解析模型．研究表明，该结构能有效抑制漏致势垒降低和热载流子效应，且在沟道长度小于100nm条件下，阈值电压表现出明显的反短沟道特征，在Halo和栅材料界面附近的电场峰值使通过沟道的载流子的传输速度显著提高，解析模型与二维数值模拟软件MEDICI所得结果吻合度较高．     

漂移区槽氧高压SOI-LDMOS器件模型

为了获得SOI-LDMOS器件耐压和比导通电阻的良好折衷,提出了一种漂移区槽氧SOI-LDMOS高压器件新结构．利用漂移区槽氧和栅、漏场板优化横向电场提高了横向耐压和漂移区的渗杂浓度．借助二维仿真软件对该器件的耐压和比导通电阻特性进行了研究,结果表明该器件与常规SOI—LDMOS结构相比在相同漂移区长度下耐压提高了31％．在相同耐压下比导通电阻降低了34．8％．     

基于ZERBST方法的少子寿命测量的数值仿真验证

针对半导体器件及其工艺制造中所需要测量的载流子寿命进行研究,利用MEDICI二维器件仿真软件对测量少子寿命的金属绝缘层半导体(metal insulator semiconductor,MIS)结构的恢复特性进行了仿真,并通过ZERBST法得出了器件的少子寿命,其结果与预设的参数相差不大,达到了验证的预定目的。该仿真验证对半导体器件制造中实际的少子寿命的测量具有一定的实践指导作用。     

基于ZERBST方法的少子寿命测量的数值仿真验证

针对半导体器件及其工艺制造中所需要测量的载流子寿命进行研究,利用MEDICI二维器件仿真软件对测量少子寿命的金属绝缘层半导体（metal insulator semiconductor,MIS）结构的恢复特性进行了仿真,并通过ZERBST法得出了器件的少子寿命,其结果与预设的参数相差不大,达到了验证的预定目的。该仿真验证对半导体器件制造中实际的少子寿命的测量具有一定的实践指导作用。     

NMOS阱内外碰撞SEU特性的仿真分析

通过二维器件模拟软件MEDICI对小尺寸硅SRAM单元SEU特性进行了分析。在阱内外碰撞时,当耦合电阻,NMOS阱深等因素变化时,SRAM单元的SEU特性将发生变化,器件阱外碰撞一直比阱内碰撞时对SEU敏感。参数变化过程中对阱内外碰撞时器件SEU敏感性的影响情况不同,器件阱外碰撞时参数变化对SEU特性影响较小,但器件阱内碰撞时参数变化对SEU特性影响较大。     

多晶硅薄膜晶体管特性的研究

利用高级二维器件模拟程序MEDICI分析了多晶硅薄膜晶体管有源区的长度、体内陷阱、界面陷阱、栅氧化层厚度等几何参数及物理参数,并研究了这些参数对薄膜晶体管特性的影响     

同位素掺杂对石墨烯热传导的影响

文章采用分子动力学模拟方法研究了同位素¹³C掺杂的扶手型石墨烯纳米带的热传导行为。杂质散射导致的声子局域化显著地减小了系统的热传导系数。我们进一步研究了杂质散射对四种不同声子输运模式的影响,发现在相同的杂质浓度下,TA声子遭受的散射最强,而LA声子遭受的散射最弱。     

掺K钨酸铅晶体的计算机模拟

应用计算机模拟方法计算分析了掺杂K离子的PbWO4晶体，在不同杂质离子浓度下，K离子的位置及伴随的各种可能存在的缺陷的生成能，明确了晶体掺杂后的缺陷化学及相应的缺陷反应，揭示了低浓度掺K^ ：PbWO4的350nm吸收带减弱的原因．计算结果表明，高浓度掺K离子将消除420nm吸收带，改善PbWO4晶体的抗辐照损伤性能．     

多元胞结构的半导体放电管浪涌能力研究

鉴于半导体放电管工作时的最高温升决定其浪涌能力,通过对器件进行温度场模拟,可以明显地看出基片厚度、载流子浓度以及元胞数对器件温升的影响。因此对不同厚度、杂质浓度的16元胞放电管进行了浪涌实验。模拟和实验结果均表明,增加元胞数、选择均匀性好和较薄的衬底材料以及采用低扩散浓度方法可以减少放电管工作时的温升,改善放电管浪涌能力。     

半导体外延掺杂的深度分布——"修正的"余误差分布

在制造半导体器件的外延工艺中,外延生长时通常要掺入杂质.如果杂质的扩散系数很小,杂质在外延层中的深度分布是均匀的;如果杂质的扩散系数较大,半导体在外延生长过程中,杂质还有较明显的扩散,也会扩散到衬底中去.杂质浓度随深度分布不仅和杂质的扩散系数有关,还和外延生长速度及外延生长时间有关.从理论上推导出掺杂外延生长时杂质浓度深度分布表达式——"修正的"余误差分布;并根据该表达式绘出不同扩散系数和不同外延生长条件下的杂质浓度深度分布图;讨论了由杂质浓度深度分布确定扩散系数的实验条件.