パート C:電気パラメータ
1. Layer editor
OFET は複数の層のスタックから構成されており、それらの厚さは Layer editor (メインウィンドウ → Device structure タブ)で編集できます。 このエディタではスタックの表示と変更、層の追加または削除、そして各層への type の割り当てが可能です。 OghmaNano は 3 種類の層タイプをサポートしています:
- コンタクト層 — デバイス端子(例:ソース、ドレイン、ゲート)を定義し、境界条件として機能します。 それらの役割は電圧または電流を設定することであるため、電気パラメータは持ちません。
- アクティブ層 — drift–diffusion 方程式および Poisson 方程式が解かれる領域です。 これらの層は電荷を運び、デバイスの電気的挙動を決定します。 active 層のみが Electrical parameters エディタに表示され、ここで移動度、トラップ密度、誘電率、および関連する特性を設定できます。
- その他の層 — コンタクトでも電気的にアクティブでもない受動層です。 基板、封止、または光学スペーサーなどを表す場合があり、電気ソルバでは無視されます。
要するに、層を active に設定すると、その領域で drift–diffusion 方程式および Poisson 方程式を解くように OghmaNano に指示することになります。 コンタクト層は境界条件として固定されたままですが、other 層は構造的には存在するものの 電気的には非アクティブであり、電気ソルバから除外されます。
2. 電気パラメータの設定
層が Layer editor で active に設定されると、その特性を Electrical Parameters エディタでさらに定義できます。 ここでは、シミュレーション中に電荷輸送、トラップ、および静電相互作用をどのようにモデル化するかを設定します(詳細は 3.1.9 を参照)。 ?? は半導体層の設定を示しており、移動度、状態密度、トラップパラメータ、再結合モデルを指定できます。 ?? は PMMA 絶縁層の対応する設定を示しており、誘電率やバンドオフセットなどの静電特性のみが必要です。 左上にある Enable Drift Diff. ボタンに注目してください。これを有効にすると、その層で drift–diffusion 方程式が解かれ、キャリア輸送が含まれます。 半導体では電荷輸送をシミュレーションする必要があるため有効にしますが、 PMMA 絶縁体では材料が導電しないため無効のままにします。 drift–diffusion をすべての層で有効にして絶縁層に非常に低い移動度を割り当てることも可能ですが、 この方法では計算時間が増加し数値安定性が低下する可能性があります。 そのため、真の絶縁体では drift–diffusion を無効にすることが推奨されます。
3. パラメータとデバイス挙動の関係
Electrical Parameters エディタに入力された値は、シミュレーションにおける OFET の挙動を直接制御します。 例えば、半導体の移動度は伝達特性の傾きを決定し、トラップ密度はサブスレッショルドスイングやヒステリシスに影響します。 絶縁体の誘電率はゲート容量を決定し、それによりゲート電圧がチャネルをどの程度効果的に変調できるかが決まります。 これらのパラメータを変更して試すことで、材料特性が測定可能なデバイス特性にどのように対応するかを調べることができます。
👉 次のステップ: パート D に進み、出力特性(ID–VD)を調べ、ここで設定したパラメータが OFET の電流–電圧応答にどのように影響するかを確認してください。