(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111461270.9 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 赵文俞　朱婉婷　魏平　贺丹琪　 聂晓蕾　桑夏晗　张清杰　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 王丹 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种优化设计横向热电器件高通量实现的 软件方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种优化设计横向热电器件 高通量实现的软件方法及系统， 属于材料计算技 术领域， 内容涉及快速获得 实现优异横向热电性 能的匹配材料高通量筛选方法和器件几何结构 高通量优化方法， 该系统包括四个功能模块： 横 向热电器件组成材料基因数据库的读写模块、 横 向热电器件几何结构与横向热电性能间构效关 系的高通量计算模块、 横向热电器件几何结构设 计与性能优化的高通量筛选模块和数据输出与 存储模块。 本发 明能够实现高效横向热电器件的 匹配材料高通量筛选和几何结构高通量优化的 目的， 与传统试错实验法相比， 极大地提高了器 件的研发效率， 降低了研发成本， 缩短了研发周 期， 软件操作简单 具有通用性和扩 展性。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114154263 A 2022.03.08 CN 114154263 A 1.一种优化设计横向热电器件高通 量实现的软件方法， 其特 征在于， 包括： S1： 收集不同工作温度下组成材料的热电性能参数， 建立组成材料A和B的热电性能基 因库， 基因库中材料信息包含材料名称、 工作 温度、 电导率、 热导率和Seeb eck系数； 批量读 取基因库中的组成材 料信息， 并存 入组成材 料信息库； S2： 根据基尔霍夫定律， 建立横向热电器件几何结构与横向热电性能间构效关系的函 数； 设定组成材料B占比参数0～1， 器件的倾斜角0～90 °， 依次读取组成材料A和B的热电性 能参数； 高通量计算不同几何结构参数下任意A或B组成材料构成的横向热电器件的横向热 电性能； 确定优化原则， 按照优化原则实现横向热电器件几何结构与横向热电性能高通量 优化， 得到优化结果， 以建立横向热电器件几何结构与横向热电性能之间构效关系基因信 息数据库； S3： 先通过搜索组成材料信息库， 按照组成材料信息库中存储顺序选一种材料设定为 组成材料A； 再通过嵌套循环读取组成材料信息库中剩余材料信息， 依次设定为匹配的组成 材料B； 然后调用横向热电器件几何结构与横向热电性能之间构效关系基因信息数据库； 最 后基于横向热电性能最优或者基于易加工原则， 筛选出具有最佳横向热电性能的横向热电 器件及其几何结构参数， 同步实现横向热电器件几何结构设计与性能优化的高通 量筛选； S4： 根据高通量筛选结果， 创建结果文件表头； 再输出组成材料的A或B配对信息、 最优 横向热电性能和器件几何结构信息； 然后， 根据用户输入文件存储路径， 将 输出信息存储到 结果数据库中， 供查阅和调用； 最后， 输出提 示信息， 以提 示用户完成计算， 运行 结束。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤S2包括： S2.1： 定义A或B横向热电器件的横向热电性能参数最大值的初始值； S2.2： 根据基尔霍夫定律， 建立横向热电器件几何结构与横向热电性能间构效关系的 函数， 将材料A、 B与器件的倾斜角及占比参数代入函数关系 得到当前几何结构参数下 的横 向热电性能参数； S2.3： 若当前几何结构参数下的横向热电性能参数的绝对值大于横向热电性能参数最 大值的绝对值， 则将当前几何结构参数下的横向热电性能参数的值赋予横向热电性能参数 最大值， 并同步记录当前几何结构参数； S2.4： 若当前几何结构参数下的横向热电性能参数的绝对值小于等于横向热电性能参 数最大值的绝对值， 则 更新组成材料B的占比和 器件的倾斜角， 返回执行步骤S2.2， 直至组 成材料B的占比和器件的倾 斜角均达 到设定值。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 构效关系基因信 息数据库中保存的高通量 优化计算结果包含： 材料A的名称、 材料B的名称、 最佳横向热电性能参数值和对应的几何结 构参数。 4.一种优化设计横向热电器件高通 量实现的软件系统， 其特 征在于， 包括： 横向热电器件组成材料基因数据库的读写模块， 用于收集不同工作温度 下组成材料的 热电性能参数， 建立组成材料A和B的热电性能基因库， 基因库中材料信息包含材料名称、 工 作温度、 电导率、 热导率和Seebeck系数； 批量读取基因库中的组成材料信息， 并存入组成材 料信息库； 横向热电器件几何结构与横向热电性 能间构效关系的高通量计算模块， 用于根据基尔 霍夫定律， 建立横向热电器件几何结构与横向热电性能间构效关系的函数； 设定组成材料B权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114154263 A 2占比参数0～1， 器件的倾斜角0～90 °， 依次读取 组成材料A和B的热电性能参数； 高通量计算 不同几何结构参数下任意A或B组成材料构成的横向热电器件的横向热电性能； 确定优化原 则， 按照优化原则实现横向热电器件几何结构与横向热电性能高通量优化， 得到优化结果， 以建立横向热电器件几何结构与横向热电性能之间构效关系基因信息数据库； 横向热电器件几何结构设计与性能优化的高通量筛选模块， 用于先通过搜索组成材料 信息库， 按照组成材料信息库中存储顺序选一种材料设定为组成材料A； 再通过嵌套循环读 取组成材料信息库中剩余材料信息， 依次设定为匹配的组成材料B； 然后调用横向热电器件 几何结构与横向热电性能之 间构效关系基因信息数据库； 最后基于横向热电性能最优或者 基于易加工原则， 筛选出具有最佳横向热电性能的横向热电器件及其几何结构参数， 同步 实现横向热电器件几何结构设计与性能优化的高通 量筛选； 数据输出与存储模块， 用于根据高通量筛选结果， 创建结果文件表头； 再输出组成材料 的A或B配对信息、 最优横向热电性能和器件几何结构信息； 然后， 根据用户输入文件存储路 径， 将输出信息存储到结果数据库中， 供查阅和调用； 最后， 输出提示信息， 以提示用户完成 计算， 运行 结束。 5.根据权利要求4所述的系统， 其特征在于， 所述横向热电器件几何结构与横向热电性 能间构效关系的高通量计算模块， 具体用于定义A或B横向热电器件的横向热电性能参数最 大值的初始值； 根据基尔霍夫定律， 建立横向热电器件几何结构与横向热电性能间构效关 系的函数， 将材料A、 B与器件的倾斜角及占比参数代入函数关系 得到当前几何结构参数下 的横向热电性能参数； 若当前几何结构参数下的横向热电性能参数的绝对值大于横向热电 性能参数最大值的绝对值， 则将当前几何结构参数下的横向热电性能参数的值赋予横向热 电性能参数最大值， 并同步记录当前几何结构参数； 若当前几何结构参数下 的横向热电性 能参数的绝对值小于等于横向热电性能参数最大值的绝对值， 则更新组成材料B的占比和 器件的倾 斜角， 进行进一 步计算， 直至组成材 料B的占比和器件的倾 斜角均达 到设定值。 6.根据权利要求5所述的系统， 其特征在于， 构效关系基因信 息数据库中保存的高通量 优化计算结果包含： 材料A的名称、 材料B的名称、 最佳横向热电性能参数值和对应的几何结 构参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114154263 A 3