Σπίτι Παραδείγματα Στιγμιότυπα οθόνης Εγχειρίδιο χρήστη Λογότυπο της Bluesky YouTube ☰
OghmaNano Πλατφόρμα προσομοίωσης πολλαπλών φυσικών πεδίων για οπτοηλεκτρονικές συσκευές και φωτονικά συστήματα. Λήψη Οδηγός γρήγορης εκκίνησης

Παράμετροι υλικών και ο τρόπος με τον οποίο εισάγονται στους επιλυτές.

Μαθησιακοί στόχοι. Αφού διαβάσετε αυτή τη σελίδα, θα πρέπει να είστε σε θέση να:

Προαπαιτούμενα. Οι σελίδες του μοντέλου που σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε· αυτή η σελίδα χρησιμεύει ως αναφορά και προορίζεται για ανάγνωση παράλληλα με αυτές.

Εκτιμώμενος χρόνος ανάγνωσης: 25 λεπτά.

Every quantum-well solver is only as good as the material parameters it is given. This page explains what each parameter means physically, which Hamiltonian term it controls, its units and the common sign or convention traps — rather than listing numerical values, which belong in the material database and in the compilations cited on the references page. Parameters are grouped by the solver that uses them.

1. Ενέργειες και αναφορές σχετικά με την ενέργεια.

The most common source of error is the energy reference. OghmaNano measures energies from the structure valence-band maximum (placed at zero), and each material's valence edge \(E_v\) is supplied on a common absolute scale so that band offsets are correct. The multiband solvers derive the conduction edge as \(E_c = E_v + E_g\) and, internally, an average valence energy that the spin-orbit and crystal-field terms then split back to the physical band edge.

Table 1. Band energies and references.
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(E_g\)Βασική ενεργειακή διαφορά ζώνηςΔιαχωρισμός αγωγιμότητας–σθένους; \(E_c=E_v+E_g\)eV
\(E_v\)Όριο της ενεργειακής ζώνης σθένους στην κοινή κλίμακα.Διαγώνια ενέργεια σθένους· καθορίζει τις μετατοπίσεις ζωνών.eV
\(E_c\)Όριο ζώνης αγωγιμότητας (παραγώμενο)Διαγώνιος αγωγιμότηταςeV
\(E_{v,\text{av}}\)Μέση τιμή της ενέργειας της εξωτερικής ζώνης λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση σπιν-τροχιάς/κρυσταλλικού πεδίου.Εσωτερική διαγώνιος πριν από τον διαχωρισμό SO/CF.eV
\(\Delta_{\text{so}}\)Διαχωρισμός λόγω αλληλεπίδρασης σπιν-τροχιάςΘέση της αποσυνδεδεμένης μπάντας· σύζευξη SOeV

2. Αποτελεσματικές μάζες

The band-edge electron mass fixes the conduction curvature and, in the multiband models, is used to back out the remote-band parameter. Hole masses appear directly only in the parabolic solver; in the k·p models the valence masses are encoded in the Luttinger (or wurtzite \(A_i\)) parameters instead. Silicon's valleys are anisotropic and need two masses each.

Table 2. Effective masses (in units of the free-electron mass \(m_0\)).
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(m_e\)Μάζα των ηλεκτρονίων στην άκρη της ζώνης απαγωγιμότητας.Καμπυλότητα αγωγιμότητας· απομακρυσμένη παράμετρος \(A_c\)\(m_0\)
\(m_h\)Συνολική μάζα (παραβολικός επιλυτής)Καμπυλότητα της συνάρτησης στις διανυσματικές μεταβλητές στο βαθμωτό μοντέλο.\(m_0\)
\(m_l\)Εγκάρσια μάζα της κοιλάδας (Si)Μάζα κατά μήκος του άξονα μιας κοιλάδας.\(m_0\)
\(m_t\)Εγκάρσια μάζα της κοιλάδας (Si)Μάζα κατά μήκος του άξονα μιας κοιλάδας.\(m_0\)

3. Παράμετροι σύνδεσης και σθένους της δομής τύπου σφαλερίτη.

The Luttinger parameters describe the coupled heavy-, light- and split-off holes; the Kane energy sets the conduction–valence coupling. In the 8-band model OghmaNano combines these into the internal \(A_c, L, M, N, P\) parameters, renormalising \(L\) and \(N\) (and, in the standard mode, \(A_c\)) to avoid double-counting the explicit Kane coupling.

Table 3. Zincblende valence and Kane parameters.
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(\gamma_1,\gamma_2,\gamma_3\)Παράμετροι LuttingerΚινητικοί όροι της Βαλεντίας \(L, M, N\)χωρίς διάσταση
\(E_p\)Ενέργεια KaneΣύνδεσμος Kane \(P=\sqrt{(\hbar^2/2m_0)E_p}\)eV
\(P\)Στοιχείο της μήτρας ορμής του KaneΣύζευξη αγωγιμότητας-σθένουςeV·m (εσωτερικά)

Σημείωση σχετικά με την εφαρμογή. Οι παράμετροι Luttinger που χρησιμοποιούνται μέσα στον 8-ζωνικό Χαμιλτονιανό είναι οι πλήρεις τιμές του όγκου· ο κώδικας εκτελεί την αφαίρεση \(+E_p/E_g\) εσωτερικά κατά τη δημιουργία των \(L\) και \(N\). Μην αφαιρέσετε εκ των προτέρων τη σύζευξη από τις παραμέτρους Luttinger στη βάση δεδομένων του υλικού, διαφορετικά οι μάζες της ζώνης αγωγιμότητας θα είναι λανθασμένες. Αυτό είναι μια συχνή πηγή ασυμφωνίας κατά τη μεταφορά παραμέτρων μεταξύ κωδίκων που χρησιμοποιούν διαφορετικές συμβάσεις (πλήρεις έναντι τροποποιημένων παραμέτρων Luttinger).

4. Δυναμικές σταθερές παραμόρφωσης της δομής σφαλερίτη και ελαστικές σταθερές.

Strain enters through the deformation potentials and requires the elastic constants and lattice constants to compute the strain tensor. The conduction and valence hydrostatic potentials combine into the gap deformation potential; the shear potentials \(b\) and \(d\) split the valence bands.

Table 4. Zincblende strain parameters.
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(a_c\)Δυναμικό παραμόρφωσης υδροστατικής αγωγιμότητας\(a_c\,\mathrm{Tr}\varepsilon\) βάρδιαeV
\(a_v\)Δυναμικό παραμόρφωσης υδροστατικής τάσης σε συνάρτηση με τη μετατόπιση των ατόμων.Μπιρ-Πίκους \(P=a_v\mathrm{Tr}\varepsilon\)eV
\(b\)Τετραγωνική παραμόρφωση λόγω διάτμησηςBir–Pikus \(Q\); διαχωρισμός HH/LHeV
\(d\)Ρομβοεδρικό δυναμικό παραμόρφωσης λόγω διάτμησηςΣύνδεσμος σύζευξης τύπου Bir–Pikus \(R, S\)eV
\(a\), \(a_{\text{sub}}\)Σταθερές της κρυσταλλικής πλέγματος της στρώσης και του υποστρώματος.Παραμόρφωση ασυμφωνίας στο ίδιο επίπεδο.μ
\(C_{11}, C_{12}\)Σταθερές ελαστικής ακαμψίας\(\varepsilon_{zz}=-2(C_{12}/C_{11})\varepsilon_{xx}\)Μπαμπάς

5. Παράμετροι του ορυκτού Wurtzite.

Wurtzite needs more parameters because of its lower symmetry: six valence parameters, three splitting energies, two Kane energies, two conduction-mass parameters and separate hydrostatic and shear deformation potentials.

Table 5. Wurtzite parameters.
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(A_1\dots A_6\)Αποτελεσματικές παράμετροι μάζας σθένουςΚινητικοί όροι της Βαλεντίας \(L_i, M_i, N_i\)χωρίς διάσταση
\(\delta_1\)Διαχωρισμός κρυσταλλικού πεδίουΑυξάνει \(X,Y\) σε σχέση με \(Z\).eV
\(\delta_2, \delta_3\)Παράμετροι στροφο-τροχιακής αλληλεπίδρασηςΣύζευξη σπιν-τροχιακής αλληλεπίδρασης στη Βαλέντσια.eV
\(E_{p1}, E_{p2}\)ενέργειες Kane κατά μήκος του άξονα c και της βασικής επιφάνειας\(P_1\) (S–Z), \(P_2\) (S–X,Y)eV
\(S_1, S_2\)παράμετροι αγωγιμότητας κατά τον άξονα c και της βασικής μάζαςΑνισότροπη διασπορά αγωγιμότηταςχωρίς διάσταση
\(a_1, a_2\)δυνητικά παραμόρφωσης της αγωγιμότητας κατά μήκος του άξονα c και της βασικής επιφάνειαςΜετατόπιση της τάσης λόγω αγωγιμότηταςeV
\(D_1\dots D_6\)Δυναμικά παραμόρφωσης της σφαιρικής συμμετρίαςΤάση σθένους\(D_6\) μόνο με κόψιμο)eV
\(C_{ij}\)Εξαγωνικές ελαστικές σταθερέςτενσωρ παραμόρφωσης στο επίπεδο cΜπαμπάς

6. Παράμετροι της κοιλάδας Δ του πυριτίου.

Table 6. Silicon conduction-valley parameters.
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(\Xi_d\)Δυναμικό παραμόρφωσης λόγω διαστολής\(\Xi_d\,\mathrm{Tr}\varepsilon\): μετατοπίζει όλες τις κοιλάδεςeV
\(\Xi_u\)Μονοαξονικό δυναμικό παραμόρφωσης\(\Xi_u\,\varepsilon_{\text{valley}}\): χωρίζει \(\Delta_2/\Delta_4\)eV
\(m_l, m_t\)Μάζες κατά μήκος / κατά πλάτοςΑνισότροπη διασπορά της κοιλάδας.\(m_0\)

7. Παράμετροι αραιωμένου νιτριδίου (10 ζώνες).

Table 7. Band-anticrossing parameters.
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(x_N\)Κλάσμα μάζας αζώτουΔύναμη σύζευξης \(V_N=\beta_N\sqrt{x_N}\)χωρίς διάσταση
\(E_N\)Ενέργεια των συντονιζόμενων ενεργειακών επιπέδων του αζώτου.Διαγώνιος άζωτο \(H_{NN}\)eV
\(\beta_N\)Σταθερά σύζευξης αζώτουΣύζευξη αγωγιμότητας–αζώτουeV

8. Οπτικές και μεταφορικές παράμετροι

The gain and scattering calculations need a few further inputs: the refractive index and Lorentzian broadening for gain, and the mass density, sound velocity and acoustic deformation potential for scattering. These are properties of the medium and the phonons rather than of the band structure.

Table 8. Optical and transport parameters.
παράμετροςΈννοιαΈλεγχοιΜονάδες
\(n_r\)Δείκτης διάθλασηςΑπόκτηση προκαταβολής.χωρίς διάσταση
\(\gamma\)Λορεντζιανή ημι-πλάτοςΔιεύρυνση της φασματικής γραμμήςeV
\(\rho\)Μάζα ανά μονάδα όγκουΠροπαράγοντας διάχυσης ήχουχιλιόγραμμα-μέτρο\(^{-3}\)
\(v_s\)Ταχύτητα του ήχουΠροπαράγοντας διάχυσης ήχουμ.σ.\(^{-1}\)
\(D\)Ακουστικό δυναμικό παραμόρφωσηςΣτοιχείο της μήτρας διασποράςeV

Βασικά σημεία