silvacotcad器件仿真3.ppt

Silvaco TCAD 器件仿真（三）,Tang shaohua, SCU,12:53,1,Silvaco学习,E-Mail: shaohuachn@ shaohuachn@,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,12:53,Silvaco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：,12:53,Silvaco学习,3,材料参数,12:53,Silvaco学习,4,材料参数,12:53,Silvaco学习,5,材料参数,12:53,Silvaco学习,6,能带参数,能带结构示意图,12:53,Silvaco学习,7,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 Output con.band val.band band.para,材料参数例子,12:53,Silvaco学习,8,material material=InGaAs align=0.36 eg300=0.75 nc300=2.1e17 \ nv300=7.7e18 copt=9.6e-11 material material=InP affinity=4.4 align=0.36 eg300=1.35 \ nc300=5.7e17 nv300=1.1e19 copt=1.2e-10,material region=1 taun0=5.0e-10 taup0=1.0e-9 vsatn=2.5e7 \ mun0=4000 mup0=200,impact selb material=InGaAs an2=5.15e7 ap2=9.69e7 bn2=1.95e6 \ bp2=2.27e6 impact selb material=InP an2=1e7 ap2=9.36e6 bn2=3.45e6 bp2=2.78e6,Material taun0=1.e-9 taup0=1.e-9 f.conmun=hemtex01_interp.lib material align=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,12:53,Silvaco学习,9,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”,12:53,Silvaco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Physics Models部分,12:53,Silvaco学习,11,低场迁移率模型的物理方程及参数,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，selb,12:53,Silvaco学习,12,Models conmob fldmob srh auger temp=300 print,例句：,Impact selb,Model bgn fldmob srh,12:53,Silvaco学习,13,界面特性,interface y.max=0.1 qf=−1e11,interface x.min=−4 x.max=4 y.min=−0.25 y.max=0.1 qf=1e11 \ s.n=1e4 s.p=1e4,Interface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，block,12:53,Silvaco学习,14,method gummel newton trap itlimit=20 maxtrap=6,报错信息： “trap times more than 4 times” 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,12:53,Silvaco学习,15,Log outfile=*.log,Solve init,Solve vdrain=0.1,Solve vgate=0.05 vstep=0.05 vfinal=1.0 name=gate,Solve ibase=1e-6,简单例句：,特性获取,12:53,Silvaco学习,16,solve vdrain=0.1 solve vdrain=0.2 … solve vdrain=2.0,solve vdrain=0.1 solve vgate=0.1 vstep=0.1 vfinal=3.0 name=gate,solve vcollector=2 solve vbase=0.0 vstep=0.1 vfinal=2 name=base,contact name=base common=collector solve vbase=0.0 vstep=0.1 vfinal=2 name=base,I-V 特性：,转移特性：,GP 特性：,特性获取,12:53,Silvaco学习,17,impact selb method trap climit=1e - 4 maxtrap=10 # solve init solve vbase=0.025 solve vbase=0.05 solve vbase=0.2 # contact name=base current solve ibase=3.e - 15 # log outfile=gp.log master solve vcollector=0.2 solve vstep=0.2 vfinal=5 name=collector solve vstep=0.5 vfinal=10 name=collector compl=5.e - 11 p=3,CE击穿特性：,特性获取,12:53,Silvaco学习,18,solve init solve vbase=0.05 vstep=0.05 vfinal=0.8 name=base contact name=base current # solve ibase=2.e - 6 save outf=bjt_ib_1.str master solve ibase=4.e - 6 save outf=bjt_ib_2.str master # load inf=bjt_ib_1.str master log outf=bjt_ib_1.log solve vcollector=0.0 vstep=0.25 vfinal=5.0 name=collector # load inf=bjt_ib_2.str master log outf=bjt_ib_2.log solve vcollector=0.0 vstep=0.25 vfinal=5.0 name=collector,电流控制性器件的输出特性：,特性获取,12:53,Silvaco学习,19,solve init solve vgate=1.1 outf=solve_tmp1 solve vgate=2.2 outf=solve_tmp2 # load infile=solve_tmp1 log outf=mos_ids_1.log solve name=drain vdrain=0 vstep=0.3 vfinal=3.3 # load infile=solve_tmp2 log outf=mos_ids_2.log solve name=drain vdrain=0 vstep=0.3 vfinal=3.3,电压控制型器件的输出特性：,特性获取,12:53,Silvaco学习,20,solve vbase=0 vstep=0.05 vfinal=2.0 name=base ac freq=1e6,solve vbase=0.7 ac freq=1e9 fstep=1e9 nfstep=10,solve vbase=0.7 ac freq=1e6 fstep=2 mult.f nfstep=10,solve prev ac freq=1e6 fstep=2 mult.f nfstep=10,solve vgate=0 vstep=0.05 vfinal=1 name=gate ac freq=1e6 \ fstep=2 mult.f nfsteps=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,12:53,Silvaco学习,21,solve vgate=1.0 ramptime=1e−8 tstop=1e−7 tstep=1e−10,瞬态特性：,瞬态仿真参数的说明,12:53,Silvaco学习,22,特性获取,log outf=ac.log s.param inport=gate outport=drain width=100 solve ac.analysis direct frequency=1.e9 fstep=2.e9 nfsteps=20,log outf=ac.log s.param inport=gate outport=drain \ in2port=source out2port=source width=100 rin=100 solve ac.analysis direct frequency=1.e9 fstep=2.e9 nfsteps=20,S参数仿真（电流增益随频率变化的特性）：,12:53,Silvaco学习,23,特性获取,models srh fldmob bz=1.0 model temperature=300 solve init # probe name=hall1 x=0.0 y=0.5 potential probe name=hall2 x=1.0 y=0.5 potential probe name=reference x=0.5 y=0.5 potential # log outf=hall_effect.log solve name=anode vanode=0.0 vstep=0.05 vfinal=1.0,霍尔效应仿真：,12:53,Silvaco学习,24,特性获取,beam num=1 x.orign=5 y.orign=−2 angle=90 wavelenght=.8,beam num=1 x.orign=5 y.orign=−2 angle=90 wavel.start=.5 \ wavel.end=1.7 wave.num=13,beam num=2 x.orign=1 y.orign=−1 angle=90 wavelength=1.5 \ back.refl front.refl reflect=5 min.power=0.01,beam num=3 x.orign=2 y.orign=−0.5 angle=90 wavelength=0.9 \ rays=101 gaussian mean=0 xsigma=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。