Silvaco TCAD 器件仿真3

SilvacoTCAD器件仿真（三）Tangshaohua,SCU12:591Silvaco学习E-Mail:[e-mail]@qq.com这一讲主要内容材料特性设置物理模型设置特性获取结果分析从例子hemtex01.in看整个流程12:59Silvaco学习2材料参数状态Material，设置材料参数材料参数和物理模型的选取有关，常用的参数及说明如下：12:59Silvaco学习3材料参数12:59Silvaco学习4材料参数12:59Silvaco学习5材料参数12:59Silvaco学习6能带参数能带结构示意图12:59Silvaco学习71221()bmsEcEcEgEgalign能带不连续参数align的说明要在结构文件中查看能带，需添加语句Outputcon.bandval.bandband.para材料参数例子12:59Silvaco学习8materialmaterial=InGaAsalign=0.36eg300=0.75nc300=2.1e17\nv300=7.7e18copt=9.6e-11materialmaterial=InPaffinity=4.4align=0.36eg300=1.35\nc300=5.7e17nv300=1.1e19copt=1.2e-10materialregion=1taun0=5.0e-10taup0=1.0e-9vsatn=2.5e7\mun0=4000mup0=200impactselbmaterial=InGaAsan2=5.15e7ap2=9.69e7bn2=1.95e6\bp2=2.27e6impactselbmaterial=InPan2=1e7ap2=9.36e6bn2=3.45e6bp2=2.78e6Materialtaun0=1.e-9taup0=1.e-9f.conmun=hemtex01_interp.libmaterialalign=0.6光学参数在光电特性仿真中材料的光学参数（折射率实部和虚部）尤为重要。两种方法可设置材料的光学参数1、C解释器编写参数文件2、添加、更改材料的折射率文件内的信息文件路径：X:\sedatools\lib\Atlas\5.14.0.R\common*.n为折射率实部，*.k为折射率虚部12:59Silvaco学习9C解释器可通过C解释器编辑函数来描述材料参数C解释器模板路径X:\sedatools\lib\Atlas\5.14.0.R\common\template例子hemtex01.in中“f.conmun=hemtex01_interp.lib”12:59Silvaco学习10物理模型models，计算时所采用的物理模型物理模型是指有物理意义的方程物理描述在手册的3.6节PhysicsModels部分12:59Silvaco学习1100300300tmunlntmuplpTmunTmup低场迁移率模型的物理方程及参数低场迁移率模型中可用户定义的参数状态参数默认值单位MobilityMun1000cm2/VsMobilityMup500cm2/VsMobilityTmun1.5MobilityTmup1.5物理模型推荐的模型MOSFETs类型：srh，cvt，bgnBJT，thyristors等：Klasrh，klaaug，kla，bgn击穿仿真：Impact，selb12:59Silvaco学习12Modelsconmobfldmobsrhaugertemp=300print例句：ImpactselbModelbgnfldmobsrh12:59Silvaco学习13界面特性interfacey.max=0.1qf=−1e11interfacex.min=−4x.max=4y.min=−0.25y.max=0.1qf=1e11\s.n=1e4s.p=1e4Interface定义界面态电荷（密度cm-2），s.n和s.p分别为电子和空穴的表面复合速率计算方法Method，仿真时的数值计算方法主要的方法有newton，gummel，block12:59Silvaco学习14methodgummelnewtontrapitlimit=20maxtrap=6报错信息：“traptimesmorethan4times”指计算不收敛。需要注意的几个地方：Itlimit是迭代的次数上限；maxtrap设置步长折回的次数；电流边界情形不能用Gummel特性获取加偏执是用solve状态先需要设置数据保存在日志文件，之后才可以用Tonyplot显示出来12:59Silvaco学习15Logoutfile=*.logSolveinitSolvevdrain=0.1Solvevgate=0.05vstep=0.05vfinal=1.0name=gateSolveibase=1e-6简单例句：特性获取12:59Silvaco学习16solvevdrain=0.1solvevdrain=0.2…solvevdrain=2.0solvevdrain=0.1solvevgate=0.1vstep=0.1vfinal=3.0name=gatesolvevcollector=2solvevbase=0.0vstep=0.1vfinal=2name=basecontactname=basecommon=collectorsolvevbase=0.0vstep=0.1vfinal=2name=baseI-V特性：转移特性：GP特性：特性获取12:59Silvaco学习17impactselbmethodtrapclimit=1e-4maxtrap=10#solveinitsolvevbase=0.025solvevbase=0.05solvevbase=0.2#contactname=basecurrentsolveibase=3.e-15#logoutfile=gp.logmastersolvevcollector=0.2solvevstep=0.2vfinal=5name=collectorsolvevstep=0.5vfinal=10name=collectorcompl=5.e-11e.comp=3CE击穿特性：特性获取12:59Silvaco学习18solveinitsolvevbase=0.05vstep=0.05vfinal=0.8name=basecontactname=basecurrent#solveibase=2.e-6saveoutf=bjt_ib_1.strmastersolveibase=4.e-6saveoutf=bjt_ib_2.strmaster#loadinf=bjt_ib_1.strmasterlogoutf=bjt_ib_1.logsolvevcollector=0.0vstep=0.25vfinal=5.0name=collector#loadinf=bjt_ib_2.strmasterlogoutf=bjt_ib_2.logsolvevcollector=0.0vstep=0.25vfinal=5.0name=collector电流控制性器件的输出特性：特性获取12:59Silvaco学习19solveinitsolvevgate=1.1outf=solve_tmp1solvevgate=2.2outf=solve_tmp2#loadinfile=solve_tmp1logoutf=mos_ids_1.logsolvename=drainvdrain=0vstep=0.3vfinal=3.3#loadinfile=solve_tmp2logoutf=mos_ids_2.logsolvename=drainvdrain=0vstep=0.3vfinal=3.3电压控制型器件的输出特性：特性获取12:59Silvaco学习20solvevbase=0vstep=0.05vfinal=2.0name=baseacfreq=1e6solvevbase=0.7acfreq=1e9fstep=1e9nfstep=10solvevbase=0.7acfreq=1e6fstep=2mult.fnfstep=10solveprevacfreq=1e6fstep=2mult.fnfstep=10solvevgate=0vstep=0.05vfinal=1name=gateacfreq=1e6\fstep=2mult.fnfsteps=10某频率下的特性（CV）：电容随频率的变化（1G~11GHz）：（1M~1.024GHz）直流偏置和交流频率都改变：特性获取12:59Silvaco学习21solvevgate=1.0ramptime=1e−8tstop=1e−7tstep=1e−10瞬态特性：瞬态仿真参数的说明12:59Silvaco学习22特性获取logoutf=ac.logs.paraminport=gateoutport=drainwidth=100solveac.analysisdirectfrequency=1.e9fstep=2.e9nfsteps=20logoutf=ac.logs.paraminport=gateoutport=drain\in2port=sourceout2port=sourcewidth=100rin=100solveac.analysisdirectfrequency=1.e9fstep=2.e9nfsteps=20S参数仿真（电流增益随频率变化的特性）：12:59Silvaco学习23特性获取modelssrhfldmobbz=1.0modeltemperature=300solveinit#probename=hall1x=0.0y=0.5potentialprobename=hall2x=1.0y=0.5potentialprobename=referencex=0.5y=0.5potential#logoutf=hall_effect.logsolvename=anodevanode=0.0vstep=0.05vfinal=1.0霍尔效应仿真：12:59Silvaco学习24特性获取beamnum=1x.orign=5y.orign=−2angle=90wavelenght=.8beamnum=1x.orign=5y.orign=−2angle=90wavel.start=.5\wavel.end=1.7wave.num=13beamnum=2x.orign=1y.orign=−1angle=90wavelength=1.5\back.reflfront.reflreflect=5min.power=0.01beamnum=3x.orign=2y.orign=−0.5angle=90wavelength=0.9\rays=101gaussianmean=0xsigma=0.25光电效应仿真时光线的设置：波长、入射点位置和角度：一定范围的波长：前后背面的反射：光强为高斯分布：12:59Silvaco学习25特性获取beamnum=1x.origin=2.5y.origin=−1.0angle=90.0wavelength=.4#solveinitsolvevcathode=0.05vstep=0.05vfinal=1.0name=cathode#logoutf=spectral_Response.logmastersolveprevb1=2lambda=0.5solveprevb1=2lambda=0.6solveprevb1=2lambda=0.7solveprevb1=2lambda=0.8solveprevb1=2lambda=0.9solveprevb1=2lambda=1.0solveprevb1=2lambda=1.2光电效应仿真