半导体流体动力学方程拟中性极限问题的研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feng1644
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
半导体流体动力学模型是半导体宏观模型,主要包括漂流扩散模型、流体力学模型以及能量输运模型.数学上,半导体模型的研究主要从两方面展开:研究模型自身的定性性质和研究模型之间的渐近性质.本文主要利用奇异摄动理论渐近展开匹配方法、能量方法等方法,研究了一维半导体漂流扩散模型、三维Euler-Poisson系统和电解液电扩散模型的拟中性极限问题.  第一章绪论,主要介绍半导体的发展历史,模型及研究进展,预备知识和本文研究内容.  第二章双极漂流扩散模型的混合层问题和拟中性极限问题,主要研究一维有界区域中具有Neumann边值条件,掺杂函数变号情形下迁移率互异的双极漂流扩散模型的混合层问题和拟中性极限问题.与以往的研究不同,本章电子和空穴迁移率不相等,但要求迁移率差无限小.引入密度变换,双极漂流扩散模型等价地变换成关于密度和与电场的模型.首先,构造带有左边界层、右边界层、初始层、左混合层、右混合层的密度和函数零到二阶、电场函数零阶近似解,利用奇异摄动理论渐近匹配方法求解近似解函数的性质.其次,利用边界层函数性质推导误差方程,并对误差方程进行能量估计.由于迁移率不同,新的模型会出现电场关于空间变量的三阶项,所以在能量估计时要对电场方程进行更高一阶估计.最后借助于熵乘子积分不等式,可得原方程到约化方程的收敛性.这里要求新方程与对应约化方程电场余项初始值关于空间有三阶L2估计.  第三章三维半空间非渗透边界条件下的Euler-Poisson方程的拟中性极限问题,为了避免初始层要求初始条件为好的初值条件.在约化方程中电势不能满足原方程中电势的边界条件,为了纠正这个边界条件,模型近似解产生了边界层函数.本章我们构造包括边界层函数的电子密度、速度和电势的直到K阶的近似解,其次利用奇异摄动理论渐近匹配方法求得近似解函数的性质.最后对误差函数进行能量估计.由于边界层的产生,我们需要从切向和法向两个方向进行估计,定义加权余法空间.与全空间或者周期边界条件下Euler-Poisson方程的拟中性极限不同,这里的主要困难在于处理由边界层产生的奇异项.最后我们得到原模型到约化模型的收敛性及收敛阶数.  第四章电解液电扩散模型的拟中性极限和混合层问题.主要考虑了三维空间中有界区域一般初值条件下电解液电扩散模型即Poisson-Nernst-Planck/Navier-Stokes(PNP/NS)系统,利用奇异摄动理论渐近匹配分析方法、加权能量方法研究了该系统的拟中性极限问题和混合层问题.该模型正负带电粒子的密度以及电势满足Neumann边界条件,速度场满足Dirichlet边界条件,原模型与约化模型边界条件的不匹配以及原模型的一般初值条件,导致模型产生了边界层、初始层以及混合层.本章通过构造多尺度近似解,利用奇异摄动理论渐近匹配方法求解边界层、初始层以及混合层函数,推导误差函数,结合近似解的性质对误差方法进行能量估计,借助熵乘子积分不等式、椭圆方程的正则性理论证明了原系统即Poisson-Nernst-Planck/Navier-Stokes系统到约化系统即Nernst-Planck/Navier-Stokes(NP/NS)系统的收敛性.
其他文献
新疆石河子垦区由于无霜期较短,棉花生长季节短,棉花果枝数较少,所以,研究棉花蕾铃脱落规律及脱落原因对指导棉花生产有重要意义。掌握了棉花蕾铃脱落的时间、规律及原因,在
标架概念是在1952年由Duffin和Schaeffer在研究非调和傅里叶级数时首先提出的.标架可以看作标准正交基的推广.过去二十多年来,标架理论取得巨大发展并被广泛应用于信号处理、
本论文集中了作者在攻读博士学位期间的主要研究工作。   首先在新的条件下研究了下述超线性Hamiltonian系统非平凡周期解的存在性。   为了得到得到上述系统的周期解
阅读是通过视觉系统接受书面语言传递的信息,理解书面语言的意义、内容、思想感情的一种复杂的心理过程.同时,阅读也是小学生获得知识和信息、吸取精神养料与综合素质能力的
具有有限精度的一元多项式的近似最大公因子的计算在控制理论,网络理论和计算机辅助设计中都有着重要应用。作为符号数值混合计算领域的一个分支,求解近似最大公因子问题的一个
随机优化算法是一类搜索未知函数零点或极值的递推算法。与Newton-Raphson方法等确定性算法不同,随机优化算法能够处理函数值无法准确量测的情况,而这样的问题在系统辨讽适应控
本论文主要研究了一类具有趋化性背景的带边界效应的抛物双曲耦合方程组行波解的渐近稳定性.  全文共分为三章.第一章主要介绍了常见的趋化现象、典型的趋化模型及其行波解
本论文主要研究的是作用在n维欧氏空间Rn上的离散交叉积.   首先研究n=1的情形。设Gm,b是由R上的平移作用tb和膨胀作用dm所生成的群,其中m∈N\{1),b∈R+,群运算为一一映射的复
物理学是一门以实验为研究基础的科学.在物理学中,每个概念的建立、定律的发现,无不有赖于其坚实的实验基础,实验的演示、验证及结论,为物理学的发展发挥了巨大的推动作用.毫
本文的内容分为以下两个部分:   第一部分提出了一种综合了普通间断有限元方法和区域分解方法优点的连续-间断有限元方法。本文考虑这样一个间断系数椭圆型问题:方程的求解