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课程设计报告姓名：李颖班级：2015级应用物理班CONTENTS目录光电检测器-概述和结构定义光电检测器：直流特性Photodetector:DCCharacterization瞬态响应010203Photodetector–OverviewandStructurePhotodetector:TransientResponse1光电检测器-概述和结构定义Photodetector–OverviewandStructure第一部分第二部分第三部分网格定义：在这种情况下，网格是10微米乘10微米。选择间距有助于解决P+N和NN+结。太空参数用于使网格粗化，以便快速模拟。为了更精确，该值应该设置为统一。第四部分第五部分结构定义：该装置为正方形硅，阳极延伸穿过前表面(y=0.0)，阴极延伸穿过底部。它在1.0e14处均匀掺杂N型，前后有重掺杂P+和N+区表面。材料模型定义：这里，SRH和Auger重组机制已经被指定，因为它们具有重要的光电二极管量子效率的影响。浓度和场相关迁移率模型也有规定。获得初始解：编写初始解决方案涉及在所有后续光电检测器分析示例中使用的解决方案文件。输出文件可以使用TONYPLOT查看。显示结果：设备和设备网格的结构goatlasTitlePINphotodiodesimulationexample##PINdevicedescriptionandinitialsolution#网格定义#SECTION1:MeshSpecification#meshspace.mult=4.0#x.meshloc=0.0spacing=0.25x.meshloc=10.0spacing=0.25#y.meshloc=0.0spacing=0.05y.meshloc=5.0spacing=0.2y.meshloc=10.0spacing=0.05结构定义#结构定义#SECTION2:StructureSpecification#定义区域1，材料为硅regionnum=1material=Silicon#表面和底部分别定义成阳极和阴极elecnum=1name=anodex.min=0.0x.max=10.0y.max=0.0elecnum=2name=cathodebottom#定义区域为均匀掺杂，N型，掺杂浓度为1×10^14cm^-3。（掺杂浓度为高斯分布）dopinguniformconc=1e14n.typedopinggauspeak=0.0char=0.1conc=1e18p.typedir=ydopinggauspeak=10.0char=0.1conc=1e18n.typedir=y#材料模型定义#SECTION3:MaterialModelSpecification#SRH复合的电子和空穴寿命（s）materialtaup0=2.e-6taun0=2.e-6modelssrhaugerconmobfldmob#获得初始解#SECTION4:InitialSolution#solveinitoutf=optoex01.strmastertonyplotoptoex01.str-setoptoex01.setquit2.光电检测器：直流特性Photodetector:DCCharacterization21345网格定义结构定义设置材料模型设置模拟的初始操作偏差指定光源强度网格定义goatlasTitlePINdiodeDCsolutions#解决方案#PINDCsolution#PINdevicedescriptionandinitialsolution#网格定义#SECTION1:MeshSpecification#X和Y轴的mesh定义，器件剖面即在此范围内meshspace.mult=4.0#x.meshloc=0.0spacing=0.25x.meshloc=10.0spacing=0.25#y.meshloc=0.0spacing=0.05y.meshloc=5.0spacing=0.2y.meshloc=10.0spacing=0.05第一个例子涉及装置稳态特性的表征。这个例子向人们展示了作为光源功率的函数提取直流电流。这个例子也演示了多光谱光源的使用。源频谱在文件“optoex02.spec”中有描述。输入文件的第一部分指定网格和设备结构是从预定义文件中获取的先前的例子。#结构定义#SECTION2:StructureSpecification#定义区域1，材料为硅regionnum=1material=Silicon#表面和底部分别定义成阳极和阴极elecnum=1name=anodex.min=0.0x.max=10.0y.max=0.0elecnum=2name=cathodebottom#定义区域为均匀掺杂，N型，掺杂浓度为1×10^14cm^-3。（掺杂浓度为高斯分布）dopinguniformconc=1e14n.typedopinggauspeak=0.0char=0.1conc=1e18p.typedir=ydopinggauspeak=10.0char=0.1conc=1e18n.typedir=y文件的第二部分设置与前面指定的例子中相同的材料模型。#材料模型定义#SECTION3:MaterialModelSpecification#SRH复合的电子和空穴寿命（s）materialtaup0=2.e-6taun0=2.e-6modelssrhaugerconmobfldmob#初始解决方案#SECTION4:InitialSolution#solveinitoutf=optoex02_0.strmastertonyplotoptoex02_0.str-setoptoex02_0.set#光源定义#SECTION5:Opticalsourcedefinition#defineamulti-spectralbeamnormaltotop(y=0.0)surface#thisbeamisasfollows:#beam#1,originatingat(2.5,-1.0),propogatingatanangle#of90degrees,withamulti-spectralspectrumdescribedin#thefileoptoex02.spec,sampledfrom0.5micronsto0.88microns#at5samplewavelengths.#beamnum=1x.origin=5.0y.origin=-1.0angle=90.0power.file=optoex02.specwavel.start=0.5wavel.end=0.8wavel.num=5输入文件的第三部分指定光源。在这个例子中，源代码来源于在设备上方1微米处并且垂直于设备的前表面。来源光谱在文件optoex02.spec中有描述。该频谱以五个离散样本波长在0.5到0.8微米之间。#牛顿方法的陷阱methodnewtontrapsolveinitsolvevcathode=0.1solvevcathode=0.5solvevcathode=1.0solvevcathode=2.0文件的第四部分设置了模拟的初始操作偏差。在这种情况下,选择2.0伏的操作偏差。#电流与强度#SECTION6:Currentvs.intensity#steplightbystepsof1for10steps#显示图像logoutf=optoex02.logmastersolveb1=0.1lit.step=0.1nstep=9outf=optoex02_1.strmastertonyplotoptoex02.log-setoptoex02_1.setquit输入文件的最后一部分指定光源强度将从0增加到1W/平方公分。在此斜坡期间，稳态电流被提取并保存在日志文件中。结果由TONYPLOT显示。取阴极电流与源光电流的比值，在该图中绘制了量子效率作为源强度的函数。在这里，器件的量子效率约为91%，相对独立于源强度。03瞬态响应TransientResponse网格定义结构定义指定单色资源设置初始偏置条件指定瞬态输入文件的第一和第二部分与前面描述的DC示例中的相同。他们指定使用的材料模型，并指定读取器件结构从外部文件获取。该文件的第三部分指定了正常情况下的单色资源。源的波长为623nm（相当于HeNe激光波长）。输入文件的第四部分设置设备的初始偏置条件。在这里再次将器件偏置到2.0伏特。输入文件的最后一部分指定瞬态。在这种情况下，直流解决方案在一个源得到的强度为5W/cm^2。然后，在1ns的时间内,源强度线性增大到0。然后在接下来的9ns收集终端数据。goatlasTitleLightTurn-OffTransientforPNdiode#时域光生模拟#TimeDomainPhotogenerationSimulation#网格定义#SECTION1:MeshSpecification#meshspace.mult=1.0#x.meshloc=0.0spacing=2.5x.meshloc=10.0spacing=2.5#y.meshloc=0.0spacing=0.05y.meshloc=5.0spacing=0.2y.meshloc=10.0spacing=0.05结构定义#结构定义#SECTION2:StructureSpecification#定义区域为1，材料为硅regionnum=1material=Silicon#表面和底部分别定义成阳极和阴极elecnum=1name=anodex.min=0.0x.max=10.0y.max=0.0elecnum=2name=cathodebottom#定义区域为均匀掺杂，N型，掺杂浓度为1×10^14cm^-3。（掺杂浓度为高斯分布）dopinguniformconc=1e14n.typedopinggauspeak=0.0char=0.1conc=1e18p.typedir=ydopinggauspeak=10.0char=0.1conc=1e18n.typedir=y材料模型定义#材料模型定义#SECTION3:MaterialModelSpecification#SRH复合的电子和空穴寿命（s）materialtaup0=2.e-6taun0=2.e-6modelssrhaugerconmobfldmob#初始解决方案#SECTION4:InitialSolution#solveinitoutf=optoex03_0.strmastertonyplotoptoex03_0.str-setoptoex03_0.set#定义光源#SECTION5:Opticalsourcespecification#beamnum=1x.origin=5.0y.origin=-1.0angle=90.0wavelength=.623该文件的第三部分指定了正常情况下的单色资源。源的波长为623nm（相当于HeNe激光波长）。#牛顿方法缺陷methodnewtontrapsolveinitsolvevcathode=0.1solvevcathode=0.5solvevcathode=1.0solvevcathode=2.0输入文件的第四部分设置设备的初始偏置条件。在这里再次将器件偏置到2.0伏特。#用光解决直流（在时域把灯关掉，灯在1ns中关闭，然后需要几个ns才能稳定下来）#SECTION6:Solvedcwithlight#rampthelightoffinthetimedomain#lightturnsoffin1nsthentakesseveralnstosettleout#solveb1=5logoutf=optoex02.logmastersolveb1=0ramp.litramptime=1e-9tstop=10e-9tstep=1e-12tonyplotoptoe