In Development · Public Release Mid-2026

Python-native TCAD for
Nitride Semiconductors

Script your physics, solve your devices.

An open-source, Python-first simulation framework for III-V Nitride heterostructures. Full control over device physics — no black boxes.

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bash
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AlGaN/GaN HEMT — Quantum Confined States AlGaN/GaN HEMT — Quantum Confined States
Key Features

Python-native. Physics-first.

From device definition to publication-ready results — in pure Python.

Python-native TCAD

Python-first design gives you full control over device definition, material parameters, and simulation loops using NumPy, SciPy, and Pydantic.

NumPySciPyPydantic

Nitride-Centric Physics

Native support for spontaneous and piezoelectric polarization, strain-induced band offsets, and GaN/AlN/InN material systems.

GaNAlNInNPolarization

Open & Extensible

An open-source framework prioritizing physical transparency and research flexibility. Designed to bridge the gap between academic theory and numerical simulation.

Apache-2.0FOSS

Numerical Stability

Overcomes extreme carrier concentration gradients and underflow in wide-bandgap materials via Hybrid Gummel-Newton and adaptive damping.

Gummel-NewtonAdaptive Damping

Data Science Ready

Seamlessly integrates with the standard Python data stack. Outputs go straight to analysis, visualization, and ML workflows.

PandasMatplotlibML-ready
Project Status

In active development

Currently in private development with a public release planned for mid-2026.

Current Focus
1D Band Diagram Calculation (Schrödinger-Poisson) CompletedPolarized heterostructures with quantum confinement via self-consistent Schrödinger-Poisson solver
1D C-V Simulation CompletedCapacitance-voltage analysis for nitride heterostructure devices
1D J-V Simulation In ProgressCurrent-voltage analysis for nitride heterostructures with polarization-aware contact models
Advanced 1D Simulations PlannedI-L characteristics, optical recombination, and beyond
Roadmap
2026 Q1
1D J-V Simulation CompleteDrift-diffusion current analysis for nitride semiconductor heterostructures
2026 Q2
Advanced Simulations & DocsI-L characteristics, optical models, API reference, example gallery
2026 Mid
Public ReleaseOpen-source on GitHub & PyPI
Open Source

Apache License 2.0

Free to use, modify, and distribute

Semisolve is released under the Apache License 2.0. Copyright © 2026 Takeru Kumabe.

This software is developed based on public facts described in academic papers and textbooks. If it infringes upon anyone's intellectual property, please contact the developer — the relevant parts will be promptly corrected.

Contact

Get in touch

For inquiries about the project or potential collaborations, reach out via GitHub or Email.

Takeru Kumabe
GitHub · Project Founder & Lead
Email Inquiry
contact@semisolve.org
開発中 · 2026年中盤 公開予定

窒化物半導体のための Python-native TCAD

窒化物半導体に特化した、Pythonベースのオープンソース・シミュレーションフレームワーク。シミュレータ内部をブラックボックス化せず、細部にわたるまで自由なカスタマイズを可能とします。

機能を見る GitHub 開発状況
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AlGaN/GaN HEMT — Quantum Confined States AlGaN/GaN HEMT — Quantum Confined States
主な特徴

Pythonネイティブ。学術的透明性・再現性。

物性値・デバイス構造定義から結果の解析まで、すべてをPythonで完結。すべてのコードが公開済み、誰でも検証可能。

Python-native TCAD

Pythonファーストな設計により、NumPy, SciPy, Pydanticをフル活用。デバイス構造、材料パラメータ、計算ループのすべてを自在に制御できます。

NumPySciPyPydantic

オープン & 拡張可能

物理モデルの透明性とカスタマイズ性を追求したオープンな解析基盤。学術的な知見を直接実装し、研究の再現性を確保するために設計されています。

Apache-2.0FOSS

窒化物特有の物理モデル

GaN/AlN/InN系における自発・圧電分極、歪みに起因するバンドオフセットなど、窒化物特有の物理現象をネイティブにサポート。

GaNAlNInNPolarization

数値的な安定性

ワイドバンドギャップ半導体特有の急峻な濃度勾配や数値的なアンダーフローを、Hybrid Gummel-Newton法と適応的ダンピングによって克服。

Gummel-NewtonAdaptive Damping

データサイエンス対応

Pythonの強力なデータサイエンス・エコシステムとシームレスに連携。計算結果をそのまま分析、可視化、機械学習へと繋げられます。

PandasMatplotlibML-ready
プロジェクト状況

鋭意開発中

現在は個人開発フェーズにあり、2026年中盤の一般公開を目指しています。

現在の実装状況
1次元バンド図計算 (Schrödinger-Poisson) 完了分極効果や量子効果を考慮した窒化物半導体ヘテロ構造のバンド構造シミュレーション
1次元 C-V特性解析 完了窒化物半導体ヘテロ構造デバイスの容量-電圧特性解析
1次元 J-V特性シミュレーション 実装中窒化物半導体ヘテロ構造における分極効果を考慮した電流-電圧特性解析
高度な1次元シミュレーション 予定I-L特性、光再結合モデルの実装など
ロードマップ
2026 Q1
1次元 J-Vシミュレーション完成ドリフト拡散の収束性向上、ショットキー/オーミック接合モデルの確立
2026 Q2
高度なモデル & ドキュメント整備I-L特性、光学モデル、APIリファレンス、サンプルコードの公開
2026年中盤
一般公開GitHubおよびPyPIでのオープンソース公開（v0.1.0）
オープンソース

Apache License 2.0

商用・非商用を問わず自由に使用可能

Semisolveは、自由度の高いオープンソースライセンスであるApache License 2.0の下で公開されます。Copyright © 2026 Takeru Kumabe.

本ソフトウェアは、学術論文や教科書等で公開されている理論的知見に基づき開発されています。知的財産権に関する懸念がある場合は、開発者までご連絡ください。速やかに対応いたします。

お問い合わせ

お問い合わせ・提携

プロジェクトへのご質問や提携のご提案は、GitHubまたはメールにてお願いいたします。

隈部 岳瑠
GitHub · Project Founder & Lead
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contact@semisolve.org