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该团队提出了一种基于非平衡格林函数（NEGF）形式论的原子级量子输运仿真框架，用于模拟半导体雪崩器件中的碰撞电离，这对近期量子网络应用具有直接意义。传统的雪崩击穿描述主要依赖半经典模拟方法，如局域电离系数、半经典载流子轨迹或蒙特卡洛采样，这些方法均隐含假设弱关联和平均场电子相互作用。在纳米尺度、高电场结区中，这些假设不再成立，因为载流子倍增源于强非平衡、能量分辨的散射过程。该工作将碰撞电离表述为NEGF中的多粒子自能，从而能够直接从器件谱函数出发，以非微扰、能量和原子轨道分辨的方式描述载流子倍增。这一表述捕捉了超越半经典近似的强非弹性散射过程，并采用适用于纳米级器件建模的矩阵实空间表示实现。该研究利用高电场下的模型半导体结构，展示了载流子倍增的产生，并分析了其对能量分辨输运和非平衡电荷分布的依赖性。该框架为理解雪崩过程的微观机制及其对器件性能的影响提供了洞见。研究结果为碰撞电离自能和载流子倍增的自洽计算建立了输运基线。通过解析雪崩起始所依赖的可用态和占据态，该框架为量子网络接收器中使用的硅单光子雪崩探测器和雪崩光电二极管的预测性建模提供了途径。