コンタクトエディタ

1. 概要

コンタクトエディタ はコンタクトを定義するために使用されます。コンタクトは電気モデルの一部であり、電荷がデバイスへどのように注入されるか、またはデバイスから取り除かれるかを決定します。このエディタではコンタクトの位置を設定し、名前を付け、電圧の印加方法（およびその値）を指定し、コンタクトにおける関連する キャリア密度 と 物理モデル を定義します。このマニュアルページでは、これらの設定の概要を説明します。

エディタを開くには、メインウィンドウに移動し、Device タブを選択して Contacts ボタンをクリックします (??)。これにより ?? が開き、これがメインのコンタクトエディタウィンドウです。

定義されたコンタクトの一覧と、位置、印加電圧、電荷密度、多数キャリア、物理モデルなどのパラメータを表示するコンタクトエディタウィンドウ。 — コンタクトエディタウィンドウ — デバイス構造で定義されたコンタクトの一覧を表示します。各コンタクトは、位置（上または下）、印加電圧、電荷密度およびフェルミ準位オフセット、多数キャリアの種類、物理モデル（例：Ohmic または Schottky）を設定できます。

コンタクトエディタの列

Name: コンタクトの英語名です。任意のラベルを設定できます（例：top、gate、collector）。
Top/Bottom: コンタクトの位置。オプションには Top (y0)、Bottom (y1)、Left (x0)、 Right (x1)、Front (z0)、Back (z1)、または X、Y、Z があります。
これらはコンタクトの座標位置を示します。 - 左／右コンタクトは、側面注入型トランジスタ構造でよく使用されます。 - 上／下コンタクトは、OLED や太陽電池などの平面デバイスで一般的です。 - X/Y/Z コンタクトはデバイス内の特定の点への注入を可能にし、大面積デバイスモデリングでよく使用されます。
Applied voltage: コンタクトに電圧をどのように印加するかを定義します。オプション:
- Constant bias: コンタクトを固定電位に保持します（ゼロでなくてもよい）。マルチ端子デバイスで、1 つの端子を一定電圧に固定する場合に有用です。
- Change: シミュレーションのスイープ電圧がこのコンタクトに印加されます（例：J–V カーブシミュレーション）。
- Ground: コンタクトを 0 V の基準に設定します。
Charge density / Fermi offset: コンタクトにおける平衡キャリア密度を定義します。マクスウェル–ボルツマン統計に従います:
\( n = N_c \exp\left(-\frac{E_c - E_f}{kT}\right) \),
\( p = N_v \exp\left(-\frac{E_f - E_v}{kT}\right) \).
電荷密度は電気パラメータエディタで設定された有効状態密度より低く設定する必要があります。Fermi offset はコンタクトのフェルミ準位がバンド端からどれだけ離れているかを示します。通常これは正の値（バンド内）です。負の値は例外的な状況でのみ使用してください。
Note: JSON ファイルには実際のキャリア密度が保存されます。 Fermi offset はユーザーの利便性のために計算されます。
Majority carrier: コンタクトが主要キャリアとして正孔または電子のどちらを注入するかを指定します。
Physical model: コンタクトの電気的挙動を記述します:
- Ohmic: 理想的で完全導通のコンタクト。
- Fully blocking: コンタクトを通した電荷移動がありません。
- Ohmic + barrier: オーミックだが浅い注入障壁を持ち、境界メッシュ点を介して実装されます。 S 字型 J–V カーブのシミュレーションに有用です。
- Schottky: 非オーミックの整流型障壁コンタクト。
ID: コンタクトの JSON 識別子を含む非表示列です。スクリプトおよび自動化で使用されます。

少数キャリア設定

Minority carrier ドロップダウン矢印をクリックすると、少数キャリアテーブルが表示されます。デフォルトでは、コンタクトエディタの上部は Majority carrier 設定に焦点を当てており、少数キャリアは自動的に処理される（つまり多数キャリアの選択に対応する補完キャリアになる）と仮定されています。

多数キャリアおよび少数キャリアの両方のセクションを表示する拡張コンタクトエディタウィンドウ。ユーザーが少数キャリアボタンをクリックし、少数キャリアの種類、モデル、ID を定義する追加フィールドが表示されています。 — 拡張コンタクトエディタウィンドウ — この表示では、 **Minority carrier** セクションが対応するボタンをクリックすることで開かれています。多数キャリアの設定（位置、印加電圧、電荷密度／フェルミ準位オフセット、多数キャリアの種類、物理モデル）に加えて、ユーザーは *少数キャリアの種類* を定義し、少数キャリアの *物理モデル* を選択し、スクリプト用のコンタクト ID を表示または編集することもできます。

キャリアの組み合わせは物理によって決まります: 多数キャリアが hole の場合、少数キャリアは electron です。多数キャリアが electron の場合、少数キャリアは hole です。ただし、選択できるのは各コンタクトにおいて少数キャリアに適用される 境界条件（物理モデルを通して）です。

Ohmic（両キャリア）: 両キャリアが十分に注入／抽出されるデバイスに適しています。例えば多くのレーザーダイオード（例：GaAs）では高導電コンタクトが使用されます。
選択性／ブロッキング挙動: 太陽電池で一般的です。多数キャリアを Ohmic に設定して効率的に抽出しつつ、同じ電極の Minority carrier を Fully blocking に設定して再結合を抑制することができます。Ohmic + barrier や Schottky モデルなどのバリエーションにより、部分的な選択性を調整することもできます。

実際には、太陽電池では「誤った」キャリアコンタクトに少数キャリアブロッキングを導入すると、選択性が改善され、デバイスおよび境界条件の設定によっては開放電圧 V_OC が約 0.1–0.2 V 増加することがあります。少数キャリアテーブルを使用してこれらの境界条件を明示的に設定してください。