Προσομοίωση ετεροδιάβασης AlGaAs/GaAs: Ευθυγράμμιση ενεργειακών ζωνών, καμπύλες J–V και μεταφορά φορέων.
1. Εισαγωγή: Γιατί να προσομοιώσουμε μια ετεροσύνδεση AlGaAs/GaAs;
Μια ετεροσύνδεση AlGaAs/GaAs είναι μια ημιαγωγική δίοδος που σχηματίζεται στο σημείο όπου συναντιούνται δύο διαφορετικά υλικά της ομάδας III–V: αρσενικούχο αλουμίνιο-γαλίου (AlxGa1−xAs) και αρσενικούχο γαλίου (GaAs). Σε αντίθεση με μια συμβατική δίοδο GaAs PN, αυτή η συσκευή συνδυάζει μια αλλαγή στην προσθήκη προσμίξεων με μια αλλαγή στη δομή της ζώνης του ημιαγωγού. Ως εκ τούτου, η σύνδεση παρουσιάζει τόσο ένα ενσωματωμένο ηλεκτροστατικό δυναμικό όσο και μετατοπίσεις μεταξύ της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους.
Σε αυτό το εκπαιδευτικό υλικό, μελετάμε μια σύνδεση p-Al0.30Ga0.70As / n-GaAs χρησιμοποιώντας τον μονοδιάστατο επιλυτή Poisson και εξίσωσης μεταφοράς-διάχυσης της OghmaNano. Η περιοχή AlGaAs με το μεγαλύτερο ενεργειακό χάσμα συναντά την περιοχή GaAs με το μικρότερο ενεργειακό χάσμα· η διεπαφή τους τροποποιεί την έγχυση ηλεκτρονίων και οπών και παρέχει μια απλή εισαγωγή στην ευθυγράμμιση των ενεργειακών ζωνών σε ετεροσυνδέσεις. Η πλήρης στοίβα ημιαγωγών έχει πάχος μόνο 700 nm, γεγονός που την καθιστά κατάλληλη για την οπτικοποίηση των εσωτερικών προφίλ μεταφοράς.
Οι ετεροδομές AlGaAs/GaAs αποτελούν σημαντικά δομικά στοιχεία στην ηλεκτρονική και την οπτοηλεκτρονική των υλικών III–V, συμπεριλαμβανομένων των ετεροσύνδετων διατάξεων, των φωτοβολταϊκών στρωμάτων και των δομών εκπομπής φωτός. Αυτό το παράδειγμα είναι συγκεκριμένα μια επίδειξη διόδου/ανορθωτή: δεν παρουσιάζεται ως μια βελτιστοποιημένη φωτοδίοδος, δίοδος λέιζερ ή εμπορικό εξάρτημα υψηλής ταχύτητας. Θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο για να συσχετίσουμε μια μετρήσιμη χαρακτηριστική καμπύλη πυκνότητας ρεύματος στο σκοτάδι σε σχέση με την τάση (J–V) με το μικροσκοπικό διάγραμμα ζωνών και τη φυσική της ανασύνθεσης.
Η κύρια προβολή εμφανίζεται στην ??. Το υπόλοιπο του εκπαιδευτικού προγράμματος ακολουθεί την ίδια δομή με τα υπόλοιπα παραδείγματα διόδων OghmaNano: φόρτωση μιας συσκευής, έλεγχος των εισόδων της, εκτέλεση μιας προσομοίωσης και ερμηνεία των αποτελεσμάτων.
2. Δημιουργία μιας νέας προσομοίωσης.
Από το κύριο παράθυρο του OghmaNano, επιλέξτε "Νέα προσομοίωση". Ο περιηγητής επίδειξης ομαδοποιεί σχετικά παραδείγματα ημιαγωγών. Ανοίξτε τις επιδείξεις GaAs/III–V και επιλέξτε το παράδειγμα της ετεροσύνδεσης AlGaAs/GaAs, ή φορτώστε απευθείας το παρεχόμενο παράδειγμα έργου, εάν η ετικέτα του μενού διαφέρει μεταξύ των εκδόσεων. Τα δύο στάδια του περιηγητή εμφανίζονται στις εικόνες ?? και ??.
Μόλις ανοίξει το παράδειγμα, επιθεωρήστε την κάθετη στοίβα στην προβολή της συσκευής. Παρόλο που ο προβολέας είναι τρισδιάστατος, αυτό το εκπαιδευτικό υλικό εξετάζει την μονοδιάστατη ηλεκτρική αγωγιμότητα μέσω του πάχους της στρώσης. Το μοντέλο δεν εξετάζει την πλευρική συγκέντρωση ρεύματος ή τις πραγματικές γεωμετρίες των μεταλλικών επαφών.
3. Εξέταση της δομής των στρωμάτων, της σύστασης του κράματος και της προσθήκης προσμίξεων.
3.1 Διάταξη στρώσεων
Ανοίξτε τον επεξεργαστή επιπέδων από την κορδέλα της συσκευής. Η ενεργή δίοδος αποτελείται από τρία ημιαγωγικά στρώματα, με μια περιοχή αέρα πάνω από αυτά για την απεικόνιση της συσκευής. Το ηλεκτρικό πρόβλημα αφορά την ημιαγωγική στοίβα των 700 nm και όχι την περιοχή αέρα των 200 nm.
| Περιοχή (από πάνω προς τα κάτω) | πάχος | Ντόπινγκ στο μοντέλο. | Σκοπός |
|---|---|---|---|
| Αέρας (μη ηλεκτρικά ενεργός) | 200 νανόμετρα | — | Περιβάλλον πάνω από τη συσκευή |
| p-Al0,30Ga0,70As | 200 νανόμετρα | NA = 5 × 1017 cm−3 | Ευρείας ζώνης ενεργειακού διακένου πλευρά p της ετεροσύνδεσης. |
| n-GaAs | 400 νανόμετρα | ND = 5 × 1017 cm−3 | Η πλευρά n με μικρότερο εύρος ενεργειακού χάσματος. |
| n+-GaAs | 100 νανόμετρα | ND = 1 × 1018 cm−3 | Περιοχή της καθόδου με υψηλότερη συγκέντρωση προσμίξεων. |
Η διεπαφή p-AlGaAs/n-GaAs αποτελεί ταυτόχρονα τη μεταλλουργική σύνδεση PN και τη διεπαφή των υλικών. Η διεπαφή n-GaAs/n+-GaAs είναι μια μετάβαση στην περιεκτικότητα σε προσμίξεις εντός του GaAs και όχι μια δεύτερη ετεροσύνδεση. Ο επεξεργαστής στρώσεων (??) και η διαμόρφωση επαφών (??) εμφανίζονται μαζί παρακάτω.
3.2 Προσθήκη προσμίξεων και σύνθεση αλουμινίου
Ανοίξτε τον επεξεργαστή Doping/Ions από την καρτέλα Electrical. Η πλευρά AlGaAs με προσθήκη δεκτικών προσμίξεων και η πλευρά GaAs με προσθήκη δοτικών προσμίξεων σχηματίζουν την ανορθωτική σύνδεση (??). Η προσμίξη αλλάζει πρόσημο στην επιφάνεια του υλικού, δημιουργώντας ένα ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο. Η περιοχή n+ αυξάνει τη συγκέντρωση των ηλεκτρονίων κοντά στην κάθοδο.
Στη συνέχεια, ανοίξτε τον επεξεργαστή σύνθεσης/κλίσεων κραμάτων. Το κράμα AlGaAs έχει μια μοριακή κλάσμα αλουμινίου x = 0,30, ενώ το GaAs αντιστοιχεί σε x = 0. Η απότομη αλλαγή στη σύνθεση (??) είναι ένας βασικός λόγος για τον οποίο το διάγραμμα της ενεργειακής ζώνης περιέχει μια απότομη αλλαγή, εκτός από την κανονική ηλεκτροστατική κάμψη της ζώνης.
3.3 Γιατί είναι σημαντική η διεπαφή.
Σε θερμοκρασία δωματίου, το GaAs έχει ενεργειακό χάσμα περίπου 1,42 eV, ενώ το Al0,30Ga0,70As έχει μεγαλύτερο ενεργειακό χάσμα, συνήθως περίπου 1,8 eV, ανάλογα με την παραμετροποίηση του κράματος. Σε μια ετεροσύνδεση, η συνολική διαφορά του ενεργειακού χάσματος κατανέμεται μεταξύ των μετατοπίσεων της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους:
\[\Delta E_g = \Delta E_c + \Delta E_v\]Εδώ, τα σύμβολα μετατόπισης υποδηλώνουν τα μεγέθη των αντίστοιχων βημάτων. Οι αριθμητικές τους τιμές καθορίζονται από το υλικό μοντέλο και τις υποθέσεις ευθυγράμμισης των ζωνών, και όχι μόνο από το προφίλ προσμίξεων. Όταν εξετάζετε αργότερα τις προσομοιωμένες άκρες των ζωνών, διακρίνετε μια απότομη μετατόπιση που σχετίζεται με το υλικό από την ομαλή κάμψη της ζώνης που προκαλείται από τον χωρικό φορτίο.
4. Ηλεκτρικές παράμετροι υλικών, διεπαφές και ανασυνδυασμός.
4.1 Η βάση δεδομένων υλικών και τα μοντέλα Lua.
Ανοίξτε τον επεξεργαστή παραμέτρων ηλεκτρικών για κάθε στρώση. Σε αυτό το παράδειγμα, χρησιμοποιείται το Inorganic/AlGaAs/AlGaAs.lua για το κράμα τύπου p και το Inorganic/GaAs/GaAs.lua για τις δύο περιοχές GaAs τύπου n. Το μοντέλο AlGaAs Lua (??) και οι παράμετροί του (??) μπορούν να συγκριθούν με το μοντέλο GaAs (??) και τις παραμέτρους του (??).
Η προσομοίωση έχει ρυθμιστεί ώστε να λαμβάνει τις βασικές τιμές των υλικών – συμπεριλαμβανομένου του ενεργειακού χάσματος, της ηλεκτρονιακής συγγένειας, της κινητικότητας των φορέων, των αποτελεσματικών πυκνοτήτων των καταστάσεων και των παραμέτρων ανασυνδυασμού – από τη βάση δεδομένων υλικών Lua, αντί να επιβάλλει τοπικές τροποποιήσεις. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για το AlGaAs, επειδή οι παράμετροί του εξαρτώνται από τη σύνθεση του κράματος. Διαβάστε τις τιμές που επιστρέφονται στην οθόνη από το μοντέλο, αντί να ερμηνεύετε τυχόν ανενεργές τιμές εφεδρείας στο αρχείο του έργου ως τις πραγματικές ιδιότητες του υλικού.
4.2 Ευθυγράμμιση ζωνών και ρυθμίσεις διεπαφής
Ανοίξτε τον επεξεργαστή διεπαφών, όπως φαίνεται στην εικόνα ??. Αυτό το παράδειγμα απεικονίζει μια απότομη διεπαφή. Σε μια βασική προσέγγιση διάχυσης-μεταφοράς, η έγχυση φορέων εξαρτάται από τις ασυνέχειες της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους, τις στατιστικές των φορέων και την επεξεργασία του ορίου της διεπαφής. Πραγματικά δείγματα μπορεί επίσης να παρουσιάζουν καταστάσεις διεπαφής, αταξία κράματος, θερμιονική εκπομπή, σήραγγα ή ατέλειες που προκαλούνται από την επεξεργασία· αυτές οι επιδράσεις δεν πρέπει να θεωρούνται ότι περιλαμβάνονται απλώς και μόνο επειδή υπάρχει μια ετεροδιάσυνδεση.
4.3 Ανασυνδυασμός μέσω ακτινοβολίας και ελαττωμάτων.
Σε αυτή τη σύνθεση, το GaAs και το Al0,30Ga0,70As είναι υλικά με άμεσο ενεργειακό χάσμα, επομένως η ακτινοβολική ανασυνδυωμένη ανασυνδυωμένη μπορεί να συμβάλει κατά την ένεση φορέων. Ένα κοινό μοντέλο είναι:
\[R_{\mathrm{rad}} = B\left(np-n_i^2\right)\]όπου το Β είναι ένας συντελεστής που εξαρτάται από το υλικό και τα n και p είναι οι τοπικές πυκνότητες φορέων. Η συγκεκριμένη διαμόρφωση εισόδου επιτρέπει επίσης την ανασύνθεση ενός επιπέδου Shockley–Read–Hall (SRH) στις τρεις ενεργές ημιαγωγικές περιοχές. Μια ιδανική έκφραση είναι:
\[R_{\mathrm{SRH}}=\frac{np-n_i^2}{\tau_p(n+n_1)+\tau_n(p+p_1)}\]Η SRH περιγράφει την ανασύνθεση που διευκολύνεται από παγίδες και είναι ευαίσθητη στις παραμέτρους των παγίδων που παρέχονται από τα επιλεγμένα μοντέλα. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, η ανασύνθεση Auger είναι απενεργοποιημένη. Δεν θα πρέπει να συμπεραίνετε ότι μια διαδικασία ανασύνθεσης κυριαρχεί, χωρίς να συγκρίνετε το μέγεθός της με τις άλλες ενεργοποιημένες διαδικασίες, υπό τις ίδιες συνθήκες πόλωσης.
Η άνοδος και η κάθοδος χρησιμοποιούν ιδανικές ωμικές συνοριακές συνθήκες. Αυτές βοηθούν στην απομόνωση της φυσικής των ετεροσυνδέσεων, αλλά δεν προβλέπουν τη συμπεριφορά ενός συγκεκριμένου σχήματος μεταλλικής επίστρωσης ή την αντίστασή του επαφής.
5. Εκτέλεση της προσομοίωσης του σκοτεινού J–V.
Επιστρέψτε στο κύριο παράθυρο της προσομοίωσης και κάντε κλικ στην επιλογή "Εκτέλεση προσομοίωσης". Το αρχείο εισόδου καθορίζει μια μεταβολή της τάσης από -0,1 V έως +2,5 V με βήματα 0,025 V, χωρίς σκόπιμη οπτική διεγέρση. Το OghmaNano επιλύει τις συνδεδεμένες εξισώσεις Poisson και συνέχειας των ηλεκτρονίων/οπών σε διαδοχικά σημεία πόλωσης.
Κατά τη διάρκεια του υπολογισμού, μεταβείτε στην καρτέλα "Terminal" για να παρακολουθήσετε την πρόοδο του επιλυτή και, στη συνέχεια, ανοίξτε την ενότητα "Output" μετά την ολοκλήρωση. Το πρόγραμμα περιήγησης εξόδου (??) και το τερματικό (??) απεικονίζουν αυτά τα στάδια. Οι στιγμιότυπα οθόνης του τερματικού έχουν ληφθεί σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, όχι σε σταθερές ηλεκτρικές τάσεις.
Κάντε διπλό κλικ στο jv.csv για να ανοίξετε την προσομοιωμένη καμπύλη πυκνότητας ρεύματος-τάσης (??). Μια χαρακτηριστική καμπύλη διόδου θα πρέπει να εμφανίζει σχετικά ασθενές ρεύμα υπό μέτρια αντίστροφη πόλωση και αυξανόμενο ρεύμα προς τα εμπρός καθώς αυξάνεται η ένταση της ένεσης. Για αυτή τη συγκεκριμένη ετεροσύνδεση, η έναρξη και η λεπτομερής μορφή εξαρτώνται από τις μετατοπίσεις ζώνης, τις παραμέτρους του υλικού και τους ρυθμούς ανασύνθεσης – και όχι μόνο από το ενεργειακό χάσμα του GaAs.
Η ιδανική εξίσωση της διόδου μπορεί να είναι χρήσιμη ως εργαλείο για την τοπική ανάλυση:
\[J \approx J_0\left[\exp\!\left(\frac{qV}{nk_{\mathrm B}T}\right)-1\right]\]Ωστόσο, ο προσαρμοσμένος παράγοντας ιδανικότητας n ή το ρεύμα κορεσμού J0 θα πρέπει να εξαχθούν μόνο από ένα κατάλληλο εύρος τάσης. Η αντίσταση σειράς, η υψηλή ένταση και η μεταφορά στην ετεροδιάσυνδεση μπορεί να προκαλέσουν αποκλίσεις από έναν απλό εκθετικό νόμο. Η παρεχόμενη εικόνα είναι απλώς ενδεικτική και όχι ανεξάρτητη πειραματική επικύρωση.
6. Εξέταση στιγμιότυπων προσομοίωσης: τι συμβαίνει στο εσωτερικό της διόδου;
Το OghmaNano αποθηκεύει τα χωρικά αναλυτικά ηλεκτρικά αποτελέσματα κατά τη διάρκεια της σάρωσης J–V. Ανοίξτε το παράθυρο προβολής στιγμιότυπων και χρησιμοποιήστε τη ρυθμιστική μπάρα για να συγκρίνετε τις επιλεγμένες θέσεις πόλωσης. Οι τέσσερις εικόνες σε κάθε σειρά παρακάτω αντιστοιχούν στην αρχή, περίπου στο ένα τρίτο, περίπου στα δύο τρίτα και στο τέλος της αποθηκευμένης σάρωσης. Οι ετικέτες 0–3 υποδεικνύουν τις θέσεις των στιγμιότυπων οθόνης και όχι τις τάσεις σε βολτ. Χρησιμοποιήστε την ένδειξη πόλωσης στο παράθυρο προβολής για να λάβετε τις ακριβείς τιμές για μια συγκεκριμένη εκτέλεση.
6.1 Ζώνη αγωγιμότητας, ζώνη σθένους και επίπεδα ψευδο-Fermi.
Σχεδιάστε μαζί τα γραφήματα Ec.csv, Ev.csv, Fn.csv και Fp.csv. Η πρώτη εικόνα του διαγράμματος ζωνών (??) δείχνει την άκρη της ζώνης αγωγιμότητας Ec και την άκρη της ζώνης σθένους Ev, απεικονίζοντας τόσο το ομαλό ηλεκτροστατικό δυναμικό όσο και τη απότομη ασυνέχεια της ζώνης στη διεπιφάνεια των υλικών AlGaAs/GaAs. Οι ψευδο-επίπεδα Fermi για τα ηλεκτρόνια και τις οπές αποκαλύπτουν αποκλίσεις από την ισορροπία και την κατανομή των εγχυόμενων φορέων.
Συγκρίνετε την πρώτη και την τελευταία εικόνα. Όταν εφαρμόζεται θετική τάση, το φράγμα της σύνδεσης μεταβάλλεται και τα επίπεδα quasi-Fermi αποκλίνουν. Μην κάνετε την εσφαλμένη υπόθεση ότι μια απότομη αλλαγή στην άκρη της ζώνης ενέργειας στη διεπιφάνεια οφείλεται σε αριθμητικό θόρυβο: μια πραγματική ετεροσύνδεση μπορεί να έχει διακοπτόμενες άκρες ζωνών ενέργειας, ακόμη και όταν το ηλεκτροστατικό δυναμικό παραμένει συνεχές.
6.2 Πυκνότητες ηλεκτρονίων και οπών.
Σχεδιάστε τις καμπύλες των συγκεντρώσεων των ελεύθερων ηλεκτρονίων και των ελεύθερων οπών, Q_nfree.csv και Q_pfree.csv, σε αυτό το έργο. Η πλευρά p-AlGaAs είναι υλικό με πλειονότητα οπών και η πλευρά GaAs είναι υλικό με πλειονότητα ηλεκτρονίων. Η αύξηση της τάσης άνοδου εισάγει φορείς μειονοτήτων διαμέσου της σύνδεσης και αλλάζει τις χωρικές κατανομές των φορέων. Όπως δείχνουν τα αποτελέσματα της πυκνότητας των φορέων (??), ένα απότομο όριο υλικού αλλάζει τις διαθέσιμες ηλεκτρονικές καταστάσεις και την ευθυγράμμιση των ενεργειακών ζωνών, επομένως το προφίλ της πυκνότητας των φορέων δεν χρειάζεται να μοιάζει με αυτό μιας ομοιογενούς σύνδεσης PN GaAs.
6.3 Ρεύματα ηλεκτρονίων και οπών.
Σχεδιάστε τα διαγράμματα Jn.csv και Jp.csv για να διαχωρίσετε τις συνεισφορές των ηλεκτρονίων και των οπών στο συνολικό ρεύμα. Στην σταθερή κατάσταση, τα δύο συστατικά μπορούν να αναδιανεμηθούν ανάλογα με τη θέση καθώς τα ηλεκτρόνια και οι οπές ανασυνδυάζονται, ενώ το άθροισμα των υπογεγραμμένων πυκνοτήτων ηλεκτρικού ρεύματος θα πρέπει να παραμένει περίπου σταθερό στην απουσία πρόσθετων πηγών ρεύματος. Οι τοπικές κορυφές ή οι απότομες αλλαγές κοντά στην ετεροσύνδεση στα διαγράμματα ρεύματος φορέων (??) θα πρέπει να ελεγχθούν σε σχέση με το πλέγμα και το διάγραμμα ζωνών.
Οι προσομοιώσεις μικρών ρευμάτων μπορεί να είναι ευαίσθητες σε αριθμητικά σφάλματα. Αξιολογήστε τη γενική τάση και τη συνέχεια του ρεύματος, αντί να αποδίδετε κάθε μικρή διακύμανση σε έναν συγκεκριμένο φυσικό μηχανισμό μεταφοράς. Εάν παρατηρήσετε μεγάλες αποκλίσεις, βελτιώστε το πλέγμα και ελέγξτε τη σύγκλιση του επιλυτή πριν εξαγάγετε συμπεράσματα.
6.4 Ακτινοβολιακή και ανασυνδυασμός SRH
Ελέγξτε τις περιπτώσεις R_nfree_to_pfree.csv (ελεύθερη-προς-ελεύθερη ακτινοβολική ανασύνθεση) και R_ss_srh.csv (ανασύνθεση SRH ενός επιπέδου). Οι στιγμιότυπα οθόνης της ανασύνθεσης (??) εμφανίζουν αυτά τα κανάλια μαζί. Υπό συνθήκες ένεσης, ο απόλυτος ρυθμός ανασύνθεσης μπορεί να αυξηθεί σημαντικά· η θέση του καθορίζεται από την επικάλυψη των ελεύθερων φορέων, τις ιδιότητες του υλικού και τις επιλεγμένες παραμέτρους των παγίδων.
Δώστε ιδιαίτερη προσοχή στις ιδιότητες που εμφανίζονται στην διεπιφάνεια p-AlGaAs/n-GaAs. Μια τοπική ιδιότητα μπορεί να έχει φυσική σημασία, αλλά η ίδια η τιμή της δεν αποδεικνύει την ύπαρξη παγίδων στην διεπιφάνεια: στην παρούσα άσκηση χρησιμοποιούνται μοντέλα ομοιογενούς υλικού και οι καθορισμένες παράμετροι SRH. Συγκρίνετε τη συνολική συνεισφορά και τη χωρική κατανομή και των δύο διαδικασιών πριν δηλώσετε ότι υπάρχει ένας κυρίαρχος μηχανισμός απώλειας.
6.5 Προφίλ ρυθμού των ηλεκτρονίων και των οπών.
Τα ξεχωριστά αποτελέσματα για το R_n.csv και το R_p.csv αποκαλύπτουν τις ισορροπίες των ρυθμών που σχετίζονται με τα ηλεκτρόνια και τις οπές, οι οποίες χρησιμοποιούνται στην προσομοίωση. Αυτά τα διαγράμματα (??) παρέχουν μια επιπλέον επιβεβαίωση σχετικά με το πού αφαιρούνται ή αναδιανέμονται οι φορείς κατά τη διάρκεια της σάρωσης. Ερμηνεύστε τα σημεία και τα γραφικά στοιχεία σύμφωνα με τις αντίστοιχες επικεφαλίδες δεδομένων και μην υποθέτετε ότι όλες οι καμπύλες αντιπροσωπεύουν έναν ενιαίο θετικό ρυθμό ανασύνθεσης.
6.6 Κινητικότητα των φορέων φορτίου
Η έξοδος κινητικότητας παρέχει έναν τρόπο για να εξεταστούν οι παράμετροι μεταφοράς ως συνάρτηση της θέσης. Αναμένονται αλλαγές στην επιφάνεια, επειδή τα μοντέλα AlGaAs και GaAs δεν είναι απαραίτητο να επιστρέφουν την ίδια κινητικότητα. Η εικόνα οθόνης με την κινητικότητα (??) δείχνει μια αποθηκευμένη θέση προβολής· δεν αποτελεί απόδειξη για μια συγκεκριμένη επίδραση της κινητικότητας που εξαρτάται από το ηλεκτρικό πεδίο.
7. Ασκήσεις: Σύνδεση των διαφορών ζώνης αγωγιμότητας με τη συμπεριφορά της διόδου.
8. Υποθέσεις και περιορισμοί του παραδείγματος.
Αυτό είναι ένα ιδανικό παράδειγμα διδασκαλίας σε μία διάσταση. Τα πάχη των ημιαγωγών και οι συγκεντρώσεις προσμίξεων είναι εύλογα για μια επιταξιακή στοίβα III–V, αλλά το παράδειγμα αυτό δεν αποτελεί από μόνο του μια κατασκευάσιμη ή βελτιστοποιημένη για απόδοση λύση. Ο υπολογισμός υποθέτει ιδανικές ωμικές επαφές, μια ομοιόμορφη δομή κατά μήκος, μια απότομη διασύνδεση υλικών και τη φυσική μεταφοράς/ανασύνθεσης που παρέχεται από τα επιλεγμένα μοντέλα.
Η διεπιφάνεια AlGaAs/GaAs μπορεί να περιλαμβάνει πρόσθετα φαινόμενα μεταφοράς σε πραγματικές συσκευές· πρακτικές επαφές, ελαττώματα, επιφανειακή ανασυνδυασμός, διαταραχή του κράματος, αυτοθερμαινόμενα φαινόμενα και επιδράσεις του υποστρώματος μπορούν επίσης να επηρεάσουν τα μετρούμενα χαρακτηριστικά. Ο ανασυνδυασμός Auger είναι απενεργοποιημένος σε αυτήν την είσοδο και η προσομοίωση είναι μια ηλεκτρική σάρωση σε σκοτεινό περιβάλλον, και όχι μια βαθμονομημένη πρόβλεψη απόδοσης LED, φωτοδιόδου ή ηλιακού στοιχείου. Η ποσοτική επικύρωση απαιτεί πειραματικά δεδομένα και ανεξάρτητα ελεγχόμενες παραμέτρους υλικών.
9. Επόμενα βήματα.
Αφού αναπαραχθεί η καμπύλη J–V και εντοπιστεί η ετεροδιάσυνδεση στο διάγραμμα των ενεργειακών ζωνών, η πιο χρήσιμη επόμενη υπολογιστική διαδικασία είναι μια ελεγχόμενη σύγκριση της σύνθεσης του κράματος: μεταβάλλουμε το κλάσμα του αλουμινίου, διατηρώντας σταθερή τη συγκέντρωση προσμίξεων και το πάχος, και παρακολουθούμε το βήμα της ζώνης αγωγιμότητας, το βήμα της ζώνης σθένους και το ρεύμα υπό θετική πόλωση. Μια προσομοίωση μιας ομοδιάσυνδεσης GaAs παρέχει μια χρήσιμη αναφορά.
Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο το OghmaNano αποθηκεύει τις ρυθμίσεις της συσκευής και τις παραμέτρους του μοντέλου υλικού, ανατρέξτε στην τεκμηρίωση για την προηγμένη μορφή αρχείου Oghma.