[发明专利]一种针对器件微放电抑制的多尺度关联分析方法

权利要求书

1.一种针对器件微放电抑制的多尺度关联分析方法，其特征在于，用于常见器件的微放电抑制效果分析和预测，可对简单结构微波器件进行多尺度关联分析，包括以下具体步骤：

(1)在原子至纳米尺度上，根据金属材料的晶格常数、键角、空间群参数建立金属的晶胞结构模型，切晶胞得到所需材料晶面；

(2)基于第一性原理方法对上述结构模型进行弛豫计算，并进行非自洽计算，得到材料真空能级和费米能级，计算得到功函数、光学能量损失谱；

(3)采用基于蒙特卡洛方法的二次电子发射多代模型自研程序，以平整表面情况作为表面形貌输入，输入对应材料种类，将上述计算得到的材料功函数输入至材料的功函数，得到微米尺度上材料表面的二次电子发射系数模拟值；可与实际光滑材料样片表面的二次电子发射系数测量值进行比对验证；

(4)在毫米至厘米尺度上，针对简单平板结构器件将材料表面的二次电子发射系数模拟值输入到粒子模拟软件电子发射模块中进行微放电阈值模拟计算；或将材料表面的二次电子发射系数模拟值按照统计理论进行拟合，根据所得一组参数计算阈值；

(5)绘制器件结构的微放电敏感区域曲线；

以上实现了器件基底材料多尺度关联分析的全过程，然后，针对表面镀膜工艺处理的复合材料结构进行针对器件微放电抑制的多尺度关联分析：

(6)根据金属和镀膜材料的晶格常数、键角、空间群参数建立各自的晶胞结构模型；对金属材料切晶胞得到所需晶面，将镀膜材料与基底材料进行晶胞适配，建立复合结构的晶胞模型；

(7)采用第一性原理计算软件对上述复合结构的晶胞模型进行弛豫，并进行非自洽计算，得到真空能级和费米能级，计算得到功函数、光学能量损失谱；

(8)采用基于蒙特卡洛方法的双层材料二次电子发射多代模型程序，以表面粗糙度情况作为表面形貌输入，以基底材料和表层膜材料作为输入材料种类，将上述计算得到的复合材料功函数输入至程序中表层膜的功函数，得到表面的二次电子发射系数模拟值；可与实际镀膜工艺表面样片二次电子发射系数测量值进行比对验证；

(9)针对简单平板结构器件，将上述表面的二次电子发射系数模拟值输入到粒子模拟软件电子发射模块中进行微放电阈值模拟计算；或将其按照微放电抑制统计理论进行拟合，根据所得一组参数计算阈值；

(10)绘制器件结构的微放电敏感区域曲线。

2.根据权利要求1所述的一种针对器件微放电抑制的多尺度关联分析方法，其特征在于，步骤(1)中建立晶胞结构模型的具体方法如下：在建立单一金属材料的晶胞结构模型时，先从材料数据库中下载标准晶胞.cif文件，用VESTA软件打开文件并将晶胞结构坐标保存为POSCAR文件；然后调用VASP软件中ASE模块进行金属晶面切割，得到金属晶面晶胞结构。

3.根据权利要求1所述的一种针对器件微放电抑制的多尺度关联分析方法，其特征在于，步骤(2)和(7)中本多尺度关联分析方法中涉及的第一性原理计算方法具体说明如下：在原子至纳米尺度上，进行第一性原理计算采用VASP软件计算得到功函数、光学能量损失谱；功函数的具体计算方法：弛豫后设置INCAR输入文件中的功函数计算标签，进行非自洽计算，得到真空电势分布，读取材料真空能级E_vacuum和费米能级E_fermi，计算得到功函数的值等于真空能级减去费米能级的差值，即E_w＝E_vacuum-E_fermi。

4.根据权利要求1所述的一种针对器件微放电抑制的多尺度关联分析方法，其特征在于，步骤(3)中微米尺度上的二次电子发射系数蒙特卡洛模拟采用的程序为复杂表面二次电子发射多代模型程序。