접촉 편집기

1. 개요

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. — 메인 시뮬레이션 창 — 장치 구조를 3D 보기로 보여줍니다. **접촉 편집기**는 왼쪽 도구 모음의 *Contacts* 버튼을 클릭하여 열 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 일함수, 선택성, 계면 조건과 같은 접촉 속성을 정의할 수 있습니다.

접촉 편집기는 접촉을 정의하는 데 사용됩니다. 접촉은 전기 모델의 일부이며 전하가 장치로 주입되거나 장치에서 제거되는 방식을 결정합니다. 이 편집기에서는 접촉의 위치를 설정하고, 이름을 지정하며, 전압이 어떻게 인가되는지 (및 그 값)를 지정하고, 접촉에서의 관련 캐리어 밀도 및 물리 모델을 정의합니다. 이 매뉴얼 페이지는 이러한 설정에 대한 개요를 제공합니다.

편집기를 열려면 메인 창으로 이동하여 Device 탭을 선택한 다음, Contacts 버튼을 클릭하십시오 (??). 그러면 ??가 열리며, 이것이 메인 접촉 편집기 창입니다.

Contact editor window showing the list of defined contacts and their parameters such as position, applied voltage, charge density, majority carrier, and physical model. — 접촉 편집기 창 — 장치 구조에 정의된 접촉을 나열합니다. 각 접촉은 위치(상단 또는 하단), 인가 전압, 전하 밀도 및 Fermi 준위 오프셋, 다수 캐리어 유형, 물리 모델 (예: Ohmic 또는 Schottky)로 구성할 수 있습니다.

접촉 편집기 열

Name: 접촉의 영어 이름입니다. 이는 어떤 라벨로도 설정할 수 있습니다 (예: top, gate, collector).
Top/Bottom: 접촉의 위치입니다. 옵션에는 Top (y0), Bottom (y1), Left (x0), Right (x1), Front (z0), Back (z1), 또는 단순히 X, Y, Z가 포함됩니다.
이들은 접촉의 좌표 위치를 나타냅니다. - Left/right 접촉은 측면 주입 트랜지스터 구조에 자주 사용됩니다. - Top/bottom 접촉은 OLED 또는 태양전지와 같은 평면 장치에 일반적입니다. - X/Y/Z 접촉은 장치의 특정 지점으로 주입을 허용하며, 대면적 장치 모델링에 자주 사용됩니다.
Applied voltage: 접촉에 전압이 어떻게 인가되는지를 정의합니다. 옵션:
- Constant bias: 접촉을 고정 전위에 유지하며, 이 값은 0이 아닐 수도 있습니다. 한 단자가 특정 전압에 고정되는 다중 단자 장치에 유용합니다.
- Change: 시뮬레이션 스윕 전압이 이 접촉에 인가됩니다 (예: J–V 곡선 시뮬레이션용).
- Ground: 접촉을 0 V 기준으로 설정합니다.
Charge density / Fermi offset: 접촉에서의 평형 캐리어 밀도를 정의하며, Maxwell–Boltzmann 통계에 따릅니다:
\( n = N_c \exp\left(-\frac{E_c - E_f}{kT}\right) \),
\( p = N_v \exp\left(-\frac{E_f - E_v}{kT}\right) \).
전하 밀도는 전기 편집기에서 설정된 유효 상태 밀도보다 낮아야 합니다. Fermi offset은 접촉의 Fermi 준위가 밴드 에지에서 얼마나 떨어져 있는지를 나타냅니다. 일반적으로 이는 양수입니다 (밴드 내). 음수 값은 예외적인 상황에서만 사용해야 합니다.
참고: JSON 파일에는 실제 캐리어 밀도가 저장되며, Fermi offset은 사용자 편의를 위해 계산됩니다.
Majority carrier: 접촉이 정공 또는 전자를 지배적인 캐리어로 주입하는지를 지정합니다.
Physical model: 접촉의 전기적 거동을 설명합니다:
- Ohmic: 이상적이고 완전 전도성인 접촉.
- Fully blocking: 접촉을 통한 전하 전달이 없음.
- Ohmic + barrier: Ohmic이지만 경계 메쉬 포인트를 통해 구현된 얕은 주입 장벽이 있음. S자형 J–V 곡선을 시뮬레이션하는 데 유용합니다.
- Schottky: 비Ohmic 정류 장벽 접촉.
ID: 접촉의 JSON 식별자를 포함하는 숨겨진 열입니다. 이는 스크립팅 및 자동화에 사용됩니다.

소수 캐리어 설정

Minority carrier 드롭다운 화살표를 클릭하면 소수 캐리어 표가 표시됩니다. 기본적으로 접촉 편집기의 상단 부분은 Majority carrier 설정에 초점을 맞추며, 소수 캐리어는 자동으로 처리된다고 가정합니다 (즉, 다수 캐리어 선택에 상보적임).

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. — 확장된 접촉 편집기 창 — 이 보기에서는 해당 버튼을 클릭하여 **Minority carrier** 섹션이 열려 있습니다. 다수 캐리어 구성(위치, 인가 전압, 전하 밀도/Fermi 준위 오프셋, 다수 캐리어 유형, 물리 모델) 외에도, 사용자는 *소수 캐리어 유형*을 정의하고, 소수 캐리어에 대한 *물리 모델*을 선택하며, 스크립팅을 위한 접촉 ID를 보거나 편집할 수 있습니다.

캐리어 쌍은 물리에 의해 고정됩니다: 다수 캐리어가 정공이면, 소수 캐리어는 전자입니다; 다수가 전자이면, 소수는 정공입니다. 그러나 선택할 수 있는 것은 각 접촉에서 소수 캐리어에 적용되는 경계 조건입니다 (물리 모델을 통해).

Ohmic (두 캐리어 모두에 대해): 두 캐리어가 모두 잘 주입/추출되는 장치에 적합합니다—예를 들어 다수의 레이저 다이오드(예: GaAs)는 고전도성 접촉을 가집니다.
선택적/차단 거동: 태양전지에서 일반적입니다. 다수 캐리어를 Ohmic으로 설정하여 효율적으로 추출하고, 동시에 같은 전극에서 Minority carrier를 Fully blocking으로 설정하여 재결합을 억제할 수 있습니다. Ohmic + barrier 또는 Schottky 모델과 같은 변형을 통해 부분 선택성을 조정할 수 있습니다.

실제로 태양전지에서는 “잘못된” 캐리어 접촉에서 소수 캐리어 차단을 도입하면 선택성이 개선되고 개방 회로 전압 V_OC가 대략 0.1–0.2 V 정도 증가할 수 있으며, 이는 장치와 경계 구성이 어떻게 설정되어 있는지에 따라 달라집니다. 소수 캐리어 표를 사용하여 이러한 경계 조건을 명시적으로 설정하십시오.