微/纳/光电子器件界面结构的跨尺度设计方法

摘要

本发明公开一种微/纳/光电子器件界面结构的跨尺度设计方法，先设计有限元界面元耦合区域和分子动力学界面元耦合区域，构造有限元、界面元及分子动力学的耦合模型；再在有限元区域利用有限元法求解有限元方程，将有限元方程解转化到界面元区域的边界进而求解出界面元区域的解；然后对分子动力学界面元耦合区域内的原子进行赋值，将界面元区域的解转化为分子动力学区域内的原子的边界条件；在分子动力学区域内启动分子动力学求解，采用非平衡态分子动力学模型求解原子的新位置；最后判断分子动力学区域的系统平衡；本发明在系统上实现能量的耦合传递，实现微/纳/光电子器件结构界面特征的宏/微/纳模拟，具有准确、科学和效率高的特点。

主权项

1.一种微/纳/光电子器件界面结构的跨尺度设计方法，其特征是采用如下步骤：（1）设计有限元界面元耦合区域和分子动力学界面元耦合区域，在耦合区域将哈密顿量分解为不同尺度的哈密顿量，实现不同尺度的耦合，构造有限元、界面元及分子动力学的耦合模型；（2）在有限元区域利用有限元法求解有限元方程，计算模型的宏观尺寸，，，分别为有限元法的刚度矩阵、位移矩阵和载荷矩阵、f是有限元的单元；（3）在有限元界面元耦合区域，利用过度界面元法将第（2）步求得的有限元方程解转化到界面元区域的边界进而求解出界面元区域的解；（4）根据界面元区域的解，采用映射算子技术对分子动力学界面元耦合区域内的原子进行赋值，使得该区域内的原子的哈密顿量与界面元所得的能量相等，将界面元区域的解转化为分子动力学区域内的原子的边界条件；（5）在分子动力学区域内，根据第（4）步的结果，启动分子动力学求解，采用非平衡态分子动力学模型求解原子的新位置；（6）判断分子动力学区域的系统平衡，如果没有平衡继续，则进行第（5）步的分子动力学求解直至平衡。