学位论文简介
本文围绕离子注入半导体掺杂过程仿真优化这一核心问题，针对国产超算平台适配性差、原子尺度模拟精度与效率难以兼顾、离子注入机光路设计依赖经验试错等难题，系统开展了多尺度仿真与机器学习融合的方法研究，取得了以下创新性成果：
（1）设计了面向国产超算的离子注入并行计算框架。基于天河新一代超级计算机，设计了MPI+OpenMP多级并行架构开发了基于Tersoff/ZBL混合势函数的并行计算优化算法，并在天河新一代超算平台上实现了十亿原子的模拟计算，晶体材料模拟程序并行效率达到35%。
（2）开发了基于深度势函数的DFT-MD多尺度仿真方法。构建了“DFT-MD+DP”框架，首次将基于深度势函数的DFT-MD多尺度计算框架应用于SIMOX SOI层厚预测，得到的预测平均偏差降低至4.7%以下。同时，还实现了界面热阻预测，预测精度较传统CMD精度提升76%~80%。
（3）采用了改进OPTICS算法融合仿真驱动光路优化设计。首次将改进OPTICS聚类算法与Opera-3D仿真融合，实现离子源运行参数智能匹配，离子光路优化后Al?束流达2560μA（提升50%），Al??提升100%，350keV传输效率99.81%，成功应用于国产离子注入机并实现批量生产。
主要学术成果
Yan, X., Liu, M., Cheng, W. et al. Deep learning modeling of oxygen redistribution and thermal transport in silicon on insulator and buried oxide layers. Commun Mater 7, 80 (2026). (SCI, 第一作者)
颜秀文,孙勇,彭立波,等. 基于Opera-3D软件的碳化硅离子注入机光路设计与仿真[J]. 电子工业专用设备,2023,52(4):25-30. (其它，第一作者)
颜秀文,程文进,戚瑞轩,等. 离子注入单晶硅过程优化分析[J]. 电子工艺技术,2025,46(6):49-52. (其它，第一作者)
