2024年-SilvacoTCAD器件仿真演示幻灯片

SilvacoTCAD

器件仿真（三）Tangshaohua,SCUE-Mail:shaohuachn@126.com

shaohuachn@

2024/5/61学习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2024/5/62学习材料参数状态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：2024/5/63学习材料参数2024/5/64学习材料参数2024/5/65学习材料参数2024/5/66学习能带参数能带结构示意图能带不连续参数align的说明要在结构文件中查看能带，需添加语句Outputcon.bandval.bandband.para2024/5/67学习材料参数例子materialmaterial=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=0.62024/5/68学习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2024/5/69学习C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”2024/5/610学习物理模型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/VsMobilityTmun1.5MobilityTmup1.52024/5/611学习物理模型推荐的模型 MOSFETs类型：srh，cvt，bgn BJT，thyristors等：Klasrh，klaaug，kla，bgn

击穿仿真：Impact，selbModelsconmobfldmobsrhaugertemp=300

print例句：ImpactselbModelbgnfldmobsrh2024/5/612学习界面特性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2024/5/613学习计算方法Method，仿真时的数值计算方法主要的方法有newton，gummel，blockmethodgummelnewtontrapitlimit=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Gummel2024/5/614学习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Logoutfile=*.logSolveinit

Solvevdrain=0.1Solvevgate=0.05vstep=0.05vfinal=1.0name=gateSolveibase=1e-6简单例句：2024/5/615学习特性获取solvevdrain=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：2024/5/616学习特性获取impactselbmethodtrapclimit=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-11p=3CE击穿特性：2024/5/617学习特性获取solveinitsolvevbase=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：2024/5/618学习特性获取solveinitsolvevgate=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：2024/5/619学习特性获取solvevbase=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：2024/5/620学习特性获取solvevgate=1.0ramptime=1e−8tstop=1e−7tstep=1e−10瞬态特性：瞬态仿真参数的说明2024/5/621学习特性获取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）：2024/5/622学习特性获取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：2024/5/623学习特性获取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：2024/5/624学习特性获取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：2024/5/625学习特性获取modelsbgnsrhconmobfldmobmethodnewton#setupinitialDCbiassolvevcathode=0.1vs