Python-native TCAD · In development

Nitride physics.In your hands.

A Python simulation framework for nitride semiconductor research, designed to let you inspect and modify the physics. Explore band structures and carrier behavior in the demo.

Explore the demo Project Status
A look inside the simulation

AlGaN/GaN HEMT

Band structure and quantum confined states at the AlGaN/GaN interface. Explore electron density and PN diode characteristics in the demo.

1DSchrödinger–Poisson
Explore the results
AlGaN/GaN HEMT — band edges and quantum confined states; energy (eV) versus position (nm) AlGaN/GaN HEMT — band edges and quantum confined states; energy (eV) versus position (nm)
Built for research

Understand. Adapt. Explore.

A framework designed around the questions you want to ask, and the physics you want to investigate.

Physics you can inspect.

The framework is designed to make physical models, assumptions, and numerical methods accessible and editable, so you can adapt them to your research. The source code is currently private during a major refactor.

Physical modelsNumerical methods

Built around nitrides.

Spontaneous and piezoelectric polarization, strain-dependent band offsets, and quantum confinement in GaN/AlN/InN systems. See the AlGaN/GaN interface in the demo.

PolarizationSchrödinger–Poisson

A Python research workflow.

Define structures and material parameters in Python, control simulation conditions, and take results into analysis and visualization with the scientific Python ecosystem.

NumPySciPyPython

Working with LLMs.

Making it easier to work with LLMs is a future direction for Semisolve. Dedicated LLM integration is not currently available.

Future direction
Project Status

Rebuilding the foundations.

Semisolve is undergoing a major refactor, including performance improvements. The source code remains private, and no public release date has been set.

Available to explore

Band structures & quantum confinementAlGaN/GaN HEMT results from a self-consistent Schrödinger–Poisson calculation.
Carrier density & current characteristicsExplore 2DEG electron density and GaN PN diode characteristics in the interactive demo.
View the simulation results ↗

The path to release

  1. Performance & foundationsA major refactor focused on performance and the framework as a whole.
  2. Validation & documentationValidate the revised implementation and prepare documentation and examples.
  3. Public releasePublish on GitHub and PyPI. The release date has not been set.
Planned open-source release

Apache License 2.0

Planned release under Apache License 2.0

We plan to publish Semisolve under Apache License 2.0. The source code is currently private while the framework undergoes a major refactor.

The framework is developed from physical theories described in academic papers and textbooks. Open-source publication is part of our plan to make the implementation available for examination and adaptation.

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
Python-native TCAD · 開発中

窒化物の物理を、自分のモデルで。

物理モデルや計算過程を理解し、研究に合わせて変更できることを目指した、窒化物半導体のためのPythonシミュレーション基盤。まずはデモで、バンド構造やキャリアの振る舞いをご覧ください。

デモを見る 開発状況
計算結果のプレビュー

AlGaN/GaN HEMT

AlGaN/GaN界面のバンド構造と量子閉じ込め状態。デモでは電子密度やPNダイオードの電流特性も確認できます。

1DSchrödinger–Poisson
結果を詳しく見る
AlGaN/GaN HEMT — band edges and quantum confined states; energy (eV) versus position (nm) AlGaN/GaN HEMT — band edges and quantum confined states; energy (eV) versus position (nm)
研究のための設計

理解して、変えて、確かめる。

どのモデルを使い、どんな仮定で計算するのか。研究者がその中身に踏み込めることを、設計の中心に据えています。

物理モデルの中まで、見通せる。

物理モデル、計算の仮定、数値解法を確認し、研究に合わせて変更できる設計を重視しています。現在、本体コードは大規模改修のため非公開です。

物理モデル数値解法

窒化物ならではの物理を。

GaN/AlN/InN系の自発・圧電分極、歪みによるバンドオフセット、量子閉じ込めを扱います。デモではAlGaN/GaN界面の計算結果を確認できます。

分極Schrödinger–Poisson

研究の流れを、Pythonで。

構造や物性値の定義、計算条件の設定から、結果の解析・可視化まで。科学技術計算のエコシステムとつながるPythonベースの設計です。

NumPySciPyPython

LLMとの作業を、もっと自然に。

LLMと連携して研究を進めやすい環境づくりも、今後の方向性の一つです。現時点で専用の連携機能を提供しているわけではありません。

今後の方向性
プロジェクト状況

基盤から、磨き直しています。

高速化を含む全体的な大規模改修を進めています。本体コードは当面非公開とし、一般公開の時期は未定です。

デモで確認できること

バンド構造と量子閉じ込め自己無撞着Schrödinger–Poisson計算によるAlGaN/GaN HEMTの結果。
電子密度と電流特性2DEGの電子密度と、GaN PNダイオードの特性をデモで確認できます。
計算結果を見る ↗

一般公開までの方針

  1. 高速化・基盤改修計算の高速化を含め、フレームワーク全体を大規模に見直しています。
  2. 検証・ドキュメント整備改修後の実装を検証し、ドキュメントや使用例を整備します。
  3. 一般公開GitHub・PyPIでの公開を予定しています。公開時期は未定です。
オープンソース公開に向けて

Apache License 2.0

Apache License 2.0での公開を予定

SemisolveはApache License 2.0での公開を予定しています。現在は大規模改修を進めており、本体コードは非公開です。

学術論文や教科書で示された物理理論をもとに開発しています。実装を確認し、研究に合わせて変更できるよう、オープンソースでの公開を目指しています。

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
メールでお問い合わせ
contact@semisolve.org