研究目的
采用动力学通量矢量分裂格式对半导体器件的一维粘性量子流体动力学模型进行数值研究，并将其性能与NT中心格式进行比较。
研究成果
所提出的KFVS格式能有效捕捉解剖面中的窄峰和陡梯度，显示出其在半导体器件粘性量子流体动力学模型中的鲁棒性和高效性。该格式的精确性和简洁性使其适用于半导体器件模拟中的进一步应用。
研究不足
该研究仅限于一维模型，可能无法捕捉多维半导体器件的所有复杂性。数值方案的验证是相对于另一种数值方法而非实验数据进行的。
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应用动力学通量向量分裂格式求解半导体器件的粘性量子流体动力学模型
DOI：10.1016/j.rinp.2018.07.015
期刊：Results in Physics
出版年份：2018
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
本文对半导体器件的一维粘性量子流体动力学模型进行了数值研究。该模型将半导体器件中电子的传播视为带电可压缩流体的流动，在预测半导体器件中电子流行为方面具有重要作用。非线性粘性量子流体动力学模型包含描述密度和电流的欧拉型方程、粘性及量子修正项，以及静电势的泊松方程。由于模型方程的高度非线性，采用数值解法求解。所提出的数值格式是基于双曲步骤的动能通量矢量分裂（KFVS）方法的分裂格式，以及松弛步骤的半隐式龙格-库塔方法。KFVS方法基于系统宏观通量函数在单元界面上的直接分裂。通过使用MUSCL型初始重构和龙格-库塔时间步进方法，实现了方案的二阶精度。研究了多个案例，为验证，将当前方案的结果与基于NT中心格式的分裂方案所得结果进行比较。分析了器件长度、粘度、不同掺杂和电压等各种参数的影响。所提出的KFVS格式的准确性、效率和简单性验证了其对给定模型方程的通用适用性。
作者：
Ubaid Ahmed Nisar，Waqas Ashraf，Shamsul Qamar
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