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1. Aperçu général

Main simulation window showing the 3D device structure and toolbar. The Contacts editor can be opened by clicking the Contacts button in the main window toolbar on the left. — Fenêtre principale de simulation : affiche la structure du dispositif en vue 3D. L’éditeur de contacts peut être ouvert en cliquant sur le bouton « Contacts » dans la barre d’outils située à gauche. Cela permet à l’utilisateur de définir les propriétés des contacts, telles que la fonction de travail, la sélectivité et les conditions d’interface.

L’éditeur « Contact » sert à définir les contacts. Les contacts font partie du modèle électrique et déterminent la manière dont la charge est injectée dans le dispositif ou en est retirée. Grâce à cet éditeur, vous définissez la position du contact, vous lui donnez un nom, vous spécifiez la manière dont la tension est appliquée (et sa valeur), et vous définissez les densités de porteurs et le modèle physique pertinents au niveau du contact. Cette page du manuel vous donne un aperçu de ces paramètres.

Pour ouvrir l’éditeur, accédez à la fenêtre principale, sélectionnez l’onglet « Appareil » et cliquez sur le bouton « Contacts » (??). Cela ouvre ??, qui est la fenêtre principale de l’éditeur de contacts.

Contact editor window showing the list of defined contacts and their parameters such as position, applied voltage, charge density, majority carrier, and physical model. — Fenêtre de l’éditeur de contacts : affiche la liste des contacts définis dans la structure du dispositif. Chaque contact peut être configuré en définissant sa position (en haut ou en bas), la tension appliquée, la densité de charge et le décalage du niveau de Fermi, le type de porteur majoritaire et le modèle physique (par exemple, ohmique ou Schottky).

Rubriques de contact de la rédaction

Nom : un nom en anglais pour le contact. Vous pouvez choisir n’importe quelle étiquette (par exemple, « principal », « point d’accès », « collecteur »).
Haut/Bas : position du contact. Les options sont les suivantes : Top (y0), Bottom (y1), Left (x0), Right (x1), Front (z0), Back (z1) ou simplement X, Y, Z. Ces options indiquent les coordonnées du contact. * Les contacts gauche/droit sont souvent utilisés pour les géométries de transistors à injection latérale. * Les contacts haut/bas sont typiques des dispositifs planaires tels que les OLED ou les cellules solaires. * Les contacts X/Y/Z permettent l’injection dans un point spécifique du dispositif et sont souvent utilisés pour la modélisation de dispositifs de grande surface.
Tension appliquée : définit la manière dont la tension est appliquée au contact. Options :
- Polarisation constante : maintient le contact à un potentiel fixe, qui peut être différent de zéro. Utile dans les dispositifs à plusieurs bornes, où une borne est maintenue à une tension définie.
- Modification : la tension de balayage de la simulation est appliquée à ce contact (par exemple, pour les simulations de courbes J–V).
- Masse : définit la tension de référence du contact à 0 V.
Densité de charge / décalage de Fermi : définit la densité d’équilibre des porteurs au niveau du contact, conformément aux statistiques de Maxwell-Boltzmann : \( n = N_c \exp\left(-\frac{E_c - E_f}{kT}\right) \), \( p = N_v \exp\left(-\frac{E_f - E_v}{kT}\right) \). La densité de charge doit être inférieure à la densité d’états effective définie dans l’éditeur électrique. Le décalage de Fermi indique la distance entre le niveau de Fermi du contact et le bord de la bande. Normalement, il s’agit d’un nombre positif (à l’intérieur de la bande). Les valeurs négatives ne doivent être utilisées que dans des circonstances exceptionnelles. Remarque : le fichier JSON stocke la densité de charge réelle ; le décalage de Fermi est calculé pour faciliter l’utilisation par l’utilisateur.
Porteur majoritaire : indique si le contact injecte des trous ou des électrons en tant que porteur dominant.
Modèle physique : décrit le comportement électrique du contact :
- Ohmique : contact idéal, assurant une conductivité parfaite.
- Blocage total : aucun transfert de charge à travers le contact.
- Comportement ohmique + barrière : comportement ohmique, mais avec une faible barrière d’injection mise en œuvre par le biais d’un point de maillage à la frontière. Utile pour simuler des courbes J–V en forme de S.
- Contact Schottky : contact barrière non ohmique, à effet redresseur.
ID : colonne masquée contenant l’identifiant JSON du contact. Cet identifiant est utilisé dans les scripts et pour l’automatisation.

Paramètres des porteurs minoritaires

Cliquez sur la flèche du menu déroulant « Porteur minoritaire » pour afficher le tableau « Porteur minoritaire ». Par défaut, la partie supérieure de l’éditeur de contacts est consacrée aux paramètres du « Porteur majoritaire » et suppose que le « Porteur minoritaire » sera géré automatiquement (c’est-à-dire en complément du choix du porteur majoritaire).

Expanded Contact editor window showing both majority and minority carrier sections. The user has clicked the minority carrier button, revealing additional fields for defining minority carrier type, model, and ID alongside the majority carrier settings. — Fenêtre de l’éditeur Contact élargie : dans cette vue, la section « porteurs minoritaires » a été ouverte en cliquant sur le bouton correspondant. En plus de la configuration des porteurs majoritaires (position, tension appliquée, densité de charge/décalage du niveau de Fermi, type de porteur majoritaire et modèle physique), les utilisateurs peuvent également définir le type de porteur minoritaire, sélectionner le modèle physique pour les porteurs minoritaires et afficher ou modifier l’ID de contact pour la programmation.

Le type de porteur majoritaire et minoritaire est déterminé par les lois de la physique : si le porteur majoritaire est une lacune, le porteur minoritaire est un électron ; si le porteur majoritaire est un électron, le porteur minoritaire est une lacune. Ce que vous pouvez choisir, en revanche, ce sont les conditions aux limites appliquées au porteur minoritaire à chaque contact (grâce au modèle physique).

Ohmique (pour les deux types de porteurs) : convient aux dispositifs dans lesquels les deux types de porteurs sont bien injectés/extraits, par exemple, de nombreuses diodes laser (p. ex., GaAs) dotées de contacts à haute conductivité.
Comportement sélectif/bloquant : courant dans les cellules solaires. Vous pouvez configurer la majorité des porteurs pour qu’ils se comportent de manière ohmique (afin de les extraire efficacement) tout en faisant en sorte que la minorité des porteurs, au même niveau de l’électrode, soit complètement bloquée (afin de supprimer la recombinaison). Des variantes telles qu’un modèle ohmique + barrière ou un modèle Schottky vous permettent d’ajuster la sélectivité partielle.

Dans la pratique, pour les cellules solaires, l’introduction d’une barrière pour les porteurs minoritaires au niveau du contact « inadéquat » améliore souvent la sélectivité et peut augmenter la tension en circuit ouvert (VOC) d’environ 0,1 à 0,2 V, en fonction du dispositif et de la configuration des limites. Utilisez le tableau des porteurs minoritaires pour définir explicitement ces conditions limites.