SilvacoTCAD器件仿真.ppt

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1、光电子器件综合设计-器件仿真,2,本讲主要内容,器件结构材料特性物理模型计算方法特性获取和分析,2023/7/8,3,器件仿真流程,器件结构,怎样得到器件的结构？1、工艺生成2、ATLAS描述3、DevEdit编辑需要注意的情况除了精确定义尺寸外也需特别注意网格电极的定义（器件仿真上的短接和悬空）金属材料的默认特性,功能:（1）勾画器件。（2）生成网格。(修改网格)既可以对用devedit画好的器件生成网格，或对athena工艺仿真生成含有网格信息的器件进行网格修改。为什么要重新定义网格？工艺仿真中所生成的网格是用来形成精确度掺杂浓度分布、结的深度等以适合于工艺级别的网格，这些网格某些程度上不

2、是计算器件参数所必需的。例如在计算如阈值电压、源/漏电阻，沟渠的电场效应、或者载流子迁移率等等。Devedit可以帮助在沟渠部分给出更多更密度网格而降低其他不重要的区域部分，例如栅极区域或者半导体/氧化物界面等等。以此可以提高器件参数的精度。简单说就是重点区域重点给出网格，不重要区域少给网格。和工艺仿真的区别：devedit-考虑结果 他不考虑器件生成的实际物理过程，生成器件时不需要对时间、温度等物理量进行考虑。athena-考虑过程 必需对器件生成的外在条件、物理过程进行描述。,devedit：athena之外的另一种可以生成器件信息的工具。,ATLAS描述器件结构,ATLAS描述器件结构的

3、步骤,材料特性,材料的参数有工艺参数和器件参数材料参数是和物理模型相关联的软件自带有默认的模型和参数可通过实验或查找文献来自己定义参数,物理模型,物理量是按照相应的物理模型方程求得的物理模型的选择要视实际情况而定所以仿真不只是纯粹数学上的计算,计算方法,在求解方程时所用的计算方法计算方法包括计算步长、迭代方法、初始化策略、迭代次数等计算不收敛通常是网格引起的,特性获取和分析,不同器件所关注的特性不一样，需要对相应器件有所了解不同特性的获取方式跟实际测试对照来理解从结构或数据文件看仿真结果,了解一下ATLAS,ATLAS仿真框架及模块仿真输入和输出Mesh物理模型数值计算,本章介绍ATLAS器件

4、仿真器中所用到的语句和参数。具体包括：,1.语句的语法规则2.语句名称 3.语句所用到的参数列表，包括类型，默认值及参数的描述4.正确使用语句的实例 学习重点（1）语法规则（2）用ATLAS程序语言编写器件结构,二、半导体器件仿真软件使用,1.语法规则,规则1：语句和参数是不区分大小写的。A=a 可以在大写字母下或小写字母下编写。abc=Abc=aBc,规则2：一个语句一般有以下的定义格式：=其中：表示语句名称表示参数名称表示参数的取值。间隔符号是被用来分离语句中的多个参数。,解析：在一个语句后的参数可以是单词或者数字。单词可由字母和数字所组成的字符串。由空格（space）或回车(carria

5、ge return)来终止。例：region(OK)reg ion(wrong)数字可以是数字也可以是字符串也是由空格（space）或回车(carriage return)来终止。例:3.16(OK)3.1 6(wrong)数字的取值范围可以从1e-38 到 1e38 数字可以包含符号+或 或 E（十进制）例：-3.1415（OK）,规则3:参数有4种类型,任何没有逻辑值的参数必须按 PARA=VAL 的形式定义这里PARA表示参数名称，VAL表示参数值。包括：特性型，整数型，实数型参数（Character,Integer，Real）而逻辑型参数必须和其他参数加以区分。,例如，在语句：DOPI

6、NG UNIFORM CONCENTRATION=1E16 P.TYPE 中解析：Doping 是语句名称Uniform 和 p.tpye是两个逻辑型参数，在程序内部对应了逻辑值CONCENTRATION=1E16 对应的是一个实数型参数。每一个语句对应多个参数，这些参数代表了这个语句的某种属性，但都包含在4中参数之中。,温馨提示：（1）命令缩减没有必要输入一个语句或参数名的全称。ATLAS只需要用户输入足够的字符来区分于其他命令或参数。例：命令语句 DOP 等同于 doping，可以作为其命令简写。但建议不要过度简单，以免程序含糊不清，不利于将来调用时阅读。,（2）连续行有的语句超过256个

7、字符，为了不出现错误，ATLAS语序定义连续行。将反斜线符号放在一条语句的末尾，那么程序每当遇到都会视下一行为上一行的延续。,2.通过实例学语句,实例简介：此实例演示了肖特基二极管正向特性。大致分为三个部分（1）用atlas 句法来形成一个二极管结构（2）为阳极设置肖特基势垒高度（3）对阳极正向偏压,实例语句,#调用atlas器件仿真器go atlas#网格初始化mesh space.mult=1.0#x方向网格定义x.mesh loc=0.00 spac=0.5 x.mesh loc=3.00 spac=0.2x.mesh loc=5.00 spac=0.25x.mesh loc=7.00

8、spac=0.25x.mesh loc=9.00 spac=0.2x.mesh loc=12.00 spac=0.5#y方向网格定义y.mesh loc=0.00 spac=0.1 y.mesh loc=1.00 spac=0.1y.mesh loc=2.00 spac=0.2y.mesh loc=5.00 spac=0.4#定义区域region num=1 silicon,#定义电极electr name=anode x.min=5 length=2electr name=cathode bot#.N-epi doping 定义初始掺杂浓度doping n.type conc=5.e16 u

9、niform#.Guardring doping 定义p环保护掺杂doping p.type conc=1e19 x.min=0 x.max=3 junc=1 rat=0.6 gauss doping p.type conc=1e19 x.min=9 x.max=12 junc=1 rat=0.6 gauss#.N+doping doping n.type conc=1e20 x.min=0 x.max=12 y.top=2 y.bottom=5 uniformsave outf=diode.strtonyplot diode.str-set diode.set,#物理模型定义model co

10、nmob fldmob srh auger bgn#定义接触电极类型contact name=anode workf=4.97#偏压初始化solve init#数值计算方法method newtonlog outfile=diodeex01.log#设置偏压求解solve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anodetonyplot diodeex01.log-set diodeex01_log.setquit,解析：（1）第一部分语句用来描述器件，包括网格参数（mesh）,电极设置（electrode locations）以及掺杂分布（doping d

11、istribution）这是一个具有重掺杂的浮动式环状保护区域的二维n类型器件，它分布在结构的左右两边。肖特基阳极在器件顶端，重掺杂的阴极位于器件底端。,（2）在器件描述之后，模型语句被用来定义下列模型：载流子浓度、迁移率、场迁移率、能隙变窄、SRH激发复合模型、Auger复合模型、双载流子模型（carriers=2）。,关键语句是设置肖特基接触contact name=(char表示接触的名称，用英文字符来表示比如 anode cathode)workf=(val表示变量参数，用来设置功函数大小)这个语句是用来设置肖特基电极的功函数的。在这个例子里面，因为衬底是亲和能为4.17的n类型硅，所

12、指定的功函数为4.97，这样提供了一个肖特基势垒的高度为0.8V.默认的势垒高度是0.（一个完美的欧姆接触）这个条件是为阴极假定的。,（3）电学仿真简单地将阳极电压以间隔为0.05V升至1.0V.,语句和参数详解,#语句1 仿真器调用命令语句 go 调用atlas器件仿真器需要用到go语句：go atlas 解析：go 用来退出和重新启动atlas仿真器 注意：这个命令是通过 deckbuild来执行的,主要包括三大部分内容（1）器件编辑语句 region、electrode、doping等（2）模型与环境设置语句 models method等（3）电学特性仿真语句 solve 等,mesh,

13、语句#2 mesh 语句功能：mesh定义网格信息。类似于athena仿真器中的Line.语法规则：.MESH LOCATION=SPACING=语句解析：此语句定义了网格线的位置和间隔。状态有mesh，x.mesh，y.mesh，eliminate 等 参数解析：参数#1 mesh：MESH INF=导入由DevEdit创建的器件结构 参数#2：x.mesh和y.mesh定义网格位置及其间隔(line),mesh space.mult=,对网格进行控制,默认值为1。定义网格时必须先使用这句来初始化网格。,例如：mesh infile=nmos.str,x.mesh loc=0.1 spac=

14、0.05,mesh,参数#3 Eliminate 可以在ATLAS生成的mesh基础上消除掉一些网格线，消除方式为隔一条删一条 可用参数有columns,rows,x.min,x.max,y.min,y.max,例如：Eliminate columns x.min=0.2 x.max=1.4 y.min=0.2 y.max=0.7,Eliminate 前,Eliminate 后,#例1 设置初始网格均匀分布，为1.0微米 mesh space.mult=1.0,#例2 设置x方向网格，从以0.5间隔的x=0.00的位置渐变过渡到以0.2为间隔的x=3.0的位置。这样可以根据需要设置多个网格。,

15、x.mesh loc=0.00 spac=0.5 x.mesh loc=3.00 spac=0.2x.mesh loc=5.00 spac=0.25x.mesh loc=7.00 spac=0.25x.mesh loc=9.00 spac=0.2x.mesh loc=12.00 spac=0.5,mesh,解析：以上建立了一个含有网格信息的12微米5微米大小的区域。.MESH 定义沿着方向的网格位置。注意：x,y,z 方向上定义是等价的。语法结构如下：X.MESH LOCATION=SPACING=Location定义了网格线的位置，Spacing定义了网格间隔。,#例3 设置y方向网格信息y

16、.mesh loc=0.00 spac=0.1y.mesh loc=1.00 spac=0.1y.mesh loc=2.00 spac=0.2y.mesh loc=5.00 spac=0.4,mesh,#语句3 区域定义语句 region num=1 silicon解析:region语句定义了材料的位置 每一个三角形都必须定义成一种材料。语法结构如下：REGION NUMBER=Number=定义了一个区域的序号，它可以从1到200.具有同一个区域序号的多重区域线条可以用来定义一个具有多个矩形特征的区域。是一种或多种材料的名字 如 silicon sio2 polysilicon等。是一个或多

17、个位置参数。,mesh,region num=1 silicon x.min=1.0 x.max=12 y.min=0.5 y.max=5,对于一个区域，可以指定其材料属性和位置坐标,mesh,region num=1 silicon x.min=1.0 x.max=12 y.min=0.5 y.max=5region num=2 sio2 x.min=0.0 x.max=1 y.min=0 y.max=5,定义多个区域，可使用多个region语句来完成。,mesh,region num=1 silicon x.min=1.0 x.max=12 y.min=0.5 y.max=5region

18、num=2 sio2 x.min=0.0 x.max=1 y.min=0 y.max=5region num=2 sio2 x.min=0.0 x.max=12 y.min=0 y.max=1,定义每个区域可以使用多条Region语句，只要保证区域标号一致即可。,mesh,MATERIALS,#语句3 materials 语句功能：语法规则：MATERIAL,material material=InGaAs align=0.36 eg300=0.75 nc300=2.1e17 nv300=7.7e18 copt=9.6e-11 material material=InP affinity=4.

19、4 align=0.36 eg300=1.35 nc300=5.7e17 nv300=1.1e19 copt=1.2e-10,material region=1 taun0=5.0e-10 taup0=1.0e-9 vsatn=2.5e7 mun0=4000 mup0=200,impact selb material=InGaAs an2=5.15e7 ap2=9.69e7 bn2=1.95e6 bp2=2.27e6 impact selb material=InP an2=1e7 ap2=9.36e6 bn2=3.45e6 bp2=2.78e6,Material taun0=1.e-9 ta

20、up0=1.e-9 f.conmun=hemtex01_interp.libmaterial align=0.6,例句：,可选的材料,37,材料参数,材料参数和物理模型的选取有关，常用的参数及说明如下：,38,材料参数,2023/7/8,39,材料参数,2023/7/8,40,材料参数,#语句4 电极定义语句，其基本格式是#ELECTRODE NAME=NUMBER=电极语句 电极名称 电极编号 电极位置 electr name=anode x.min=5 length=2electr name=cathode bot(系统默认是电极位置为 top x.min=0 x.max=x.max),e

21、lectr name=anode x.min=5 length=2 y.min=0 y.max=0.5electr name=cathode bot,electr name=anode x.min=5 length=2 y.min=0 y.max=0.5electr name=cathode y.min=4.5 y.max=5,#语句5 掺杂定义语句doping 掺杂语句 掺杂形态定义 掺杂类型定义 掺杂浓度定义 掺杂位置分布：uniform,gaussian,erfc，具体设置还可分为三组1，Concentration and junction2，Dose and characteristi

22、c3，Concentration and characteristic杂质类型：n.type,p.type位置：region,x.min,x.max,y.min,y.max,peak,junction,例：#p type dopingdoping p.type conc=1e19 x.min=0 x.max=3 junc=1 rat=0.6 gauss,注：Doping语句是用来定义器件结构中的掺杂分布。对于一组doping语句，每一个语句都是在之前语句的基础上给出的，有叠加的效果。,掺杂定义,Doping语句参数详解：1.解析分布类型参数介绍 这些参数语句定义了Atlas将如何从解析函数中生

23、成一个掺杂分布.,（1）Gaussian类型解析分布 Gaussian定义了高斯解析函数的使用来生成一个掺杂分布。如果Gaussian被定义了，那么下面的参数必须被定义。,(i)极性参数 N.type P.type(ii)下列分布定义之一：concentration和 junction 浓度和结深concenration 和 charactreistic 浓度和特性dose和characteristic 剂量和特性长度,（2）Uniform定义了使用常数作为解析函数来生成掺杂分布。掺杂会通过边界参数被定义在一个box中。这个box的默认值是整个区域。同样如果Uniform被定义了，那么N.ty

24、pe P.type以及浓度参数都必须定义。,Antimony 锑 Arsenic 砷 Boron硼 Indium 铟 Phosphorus磷E.LEVEL 设置了分立陷阱能级的能量。对于acceptors，是对应于导带边缘的。对于donors，是对应于价带边缘的。N.Type Donor 定义了一个n类型或donor类型的掺杂物。此参数可以与gaussian或uniform分布类型联合使用。P.Type Acceptor 定义一个p类型或acctoper类型的掺杂物。此参数可以与gaussian或uniform分布类型联合使用。Trap 定义了掺杂浓度被处理为陷阱态密度。OX.Charge 定

25、义了一个固定的氧化物电荷分布。氧化物电荷只能在任何绝缘物区域使用。,2.掺杂物类型参数介绍,3.垂直分布参数Concentration 浓度 定义了峰值浓度当高斯分布被使用时。如果此参数未被定义，峰值浓度会从极性参数，边界条件，计量，或电阻率，特征浓度中计算出来。当uniform分布被定义，concentration参数被定义为均匀掺杂浓度的值，浓度必须是正的。Dose 剂量 只适用于高斯分布，定义了高斯分布的总剂量。Junction 结深 定义了高斯分布的硅区域内部p-n结的位置。当junction被定义了，characteristic length会通过在常数矩形区域的终点之间的一个迭代中

26、点检测掺杂浓度而计算出来。Junction的位置只是通过考虑所有前面掺杂语句信息来估算的，这意味着某些情况下，doping语句的顺序是很重要的。,doping n.type conc=5.e16 uniformdoping p.type conc=1e19 y.min=0 y.max=0 char=30 gaussdoping n.type conc=1e19 y.min=300 y.max=300 char=30 gauss,CHARACTERISTIC 定义了注入物的基本特征长度。如果此参数未被定义，基本特征长度可以从极性参数、边界条件参数、浓度和结参数中获得。,Doping例句,dopi

27、ng uniform conc=1e16 n.type region=1,doping region=1 gaussian conc=1e18 peak=0.1 characteristic=0.05 p.type x.left=0.0 x.right=1.0doping region=1 gauss conc=1e18 peak=0.2 junct=0.15,doping x.min=0.0 x.max=1.0 y.min=0.0 y.max=1.0 n.type ascii infile=concdata,均匀掺杂,高斯分布,从文件导入杂质分布,go atlasmesh space.mul

28、t=1.0 x.mesh loc=0.00 spac=5x.mesh loc=12.00 spac=5y.mesh loc=0.00 spac=1y.mesh loc=30 space=5y.mesh loc=270.00 spac=5y.mesh loc=300.00 spac=1region num=1 silicon x.min=0.0 x.max=12 y.min=0.0 y.max=300electr name=anode topelectr name=cathode botdoping n.type conc=5.e16 uniformdoping p.type conc=1e19

29、 y.min=0 y.max=0 char=30 gaussdoping n.type conc=1e19 y.min=300 y.max=300 char=30 gauss,Doping例句,Doping例句,save outf=diodeex01_3.strsolve initmethod newtonlog outfile=diodeex01_1.logsolve vanode=0.0 vstep=0.5 vfinal=100 name=anodequit,Doping例句,doping n.type conc=5.e16 uniformdoping p.type conc=1e19 p

30、eak=20 char=30 gaussdoping n.type conc=1e19 peak=280 char=30 gauss,Peak 定义了高斯分布中峰值浓度的深度位置。,Doping例句,4.水平方向扩展参数类型X.Min X.Max Y.Min Y.max Z.Min Z.Max用以定义矩形边界。X.Left X.min用以定义左侧边界X.Right X.Max 用以定义右侧边界Y.Top.Y.Min 用以定义上方边界Y.Bottom Y.Max 用以定义下方边界Z.Back Z.Min 用以定义后方边界Z.Front Z.Max 用以定义前方边界,Doping例句,5.水平方向

31、分布参数类型Lat.Char 定义水平（x方向）特征长度，如果不定义此长度则通过下列公式计算Lat.Char=Ratio.Lateral*Char 其中Char是y方向上的特征长度，Ratio.Lateral是 x方向与y方向的特征长度比例系数）,doping n.type conc=5.e16 uniformdoping p.type conc=1e19 x.min=0 x.max=3 char=20 lat.char=0.1 gauss改变lat.char 分别为 0.1、1、5、12 对水平方向掺杂分布的影响 如图所示,Doping例句,Doping例句,6.Trap（陷阱）参数REGI

32、ON 指定对哪个区域进行陷阱参数设置，系统默认对所有区域进行设置。E.LEVEL 设置分立陷阱能级，对于acceptors,E.LEVEL 在导带附近对于 donors，E.LEVEL 在共价带附近。DEGEN.FAC 定义了陷阱能级的退化因子，用来计算密度。SIGN、SIGP 定义了对于电子或空穴的陷阱 捕获横截部分（capture cross section）TAUN TAUP定义了陷阱能级中的电子寿命和空穴寿命。,Doping例句,#语句6 save输出结构结果保存语句，其基本格式为SAVE OUTFILE=save outf=diodeex01_0.str,#语句7 tonyplot

33、输出文件绘制语句tonyplot*.str-set*.set,界面特性,interface y.max=0.1 qf=1e11,interface x.min=4 x.max=4 y.min=0.25 y.max=0.1 qf=1e11 s.n=1e4 s.p=1e4,语句#7 界面特性定义语句 Interface定义界面电荷密度（cm-2）和表面复合速率，s.n和s.p分别为电子和空穴的表面复合速率。,注（1）界面默认类型为半导体-绝缘体界面，或半导体-半导体之间的区域、半导体的边界区域（2）S.S，S.M，S.C，为界面模型应用在半导体-半导体界面，半导体-金属界面，半导体-导体界面,界面

34、定义interface*界面态的定义（必须interface与inttrap一起使用）interface s.s charge=-5e14 thermionic tunnel x.min=9 x.max=14 y.min=2.5 y.min=2.502 inttrap s.s e.level=1.61 acceptor density=5e14 degen=1 sign=7e-16 sigp=6e-16 上例中interface语句定义了在指定的半导体异质结界面存在5e14的界面电荷，其电子输运机制为 thermionic&tunnel两个模型。inttrap语句定义了在指定的半导体异质结界面

35、的界面电荷起受主作用在禁带中引入的能级位置在导带下1.61eV处，且该受主能级的简并度为1，对电子和空穴的俘获截面各为7e-16和6e-16。acceptor-5e14 e.level以导带为参考 donor+5e14 e.level以价带为参考*界面固定电荷的定义 INTERFACE QF=3e10 X.MIN=1.0 X.MAX=2 Y.MIN=0.0 Y.MAX=0.5体内陷阱的定义trap trap material=Silicon e.level=0.9 donor density=1e13 degen=1 sign=5e-13 sigp=5e-13,物理模型,物理模型分为五大类：,

36、1.迁移率模型 2.复合模型 3.载流子统计模型4.碰撞离化模型 5.隧道模型,物理模型由状态models和impact指定,推荐的模型MOSFETs类型：srh，cvt，bgnBJT，thyristors等：Klasrh，klaaug，kla，bgn击穿仿真：Impact，selb,Models conmob fldmob srh auger temp=300 print,例句：,Impact selb,Model bgn fldmob srh,#语句8 模型选择语句,Contact,#语句9 接触特性定义 contact 默认情况下：金属半导体接触为欧姆接触，所以对需要欧姆接触特性的电极无

37、需定义接触特性。只要定义了功函数则认为是肖特基接触（两者功函数相等时变成欧姆接触）eg：CONTACT NAME=gate WORKFUNCTION=4.8 用户可以用材料名来代替功函数的定义（ALUMINUM,N.POLYSILICON,P.POLYSILICON,TUNGSTEN,和TU.DISILICIDE）：eg：CONTACT NAME=gate N.POLYSILICON ALUMINUM和重掺Si的接触为欧姆接触，此时若定义功函数则是错误的：eg：CONTACT NAME=gate ALUMINUM/*wrong*/定义肖特基接触的势垒和偶极子降低的势垒高度：eg：CONTACT

38、 NAME=anode WORKFUNCTION=4.9 BARRIER ALPHA=1.0e-7 势垒降低系数设为1nm设置电流边界条件contact eg：contact name=cathode current 主要用在击穿特性的模拟中,外部电阻，电感和电容的定义contact eg：CONTACT NAME=drain RESISTANCE=50.0 CAPACITANCE=20e-12 INDUCTANCE=1e-6 在漏极并联一个50的电阻，20pF的电容和1H的电感 注意：在二维模拟器中，由于z方向的默认值为1 m，所以默认的电阻单位为 m，电容单位为F/m，电感的单位为：H m

39、。eg：CONTACT NAME=source CON.RESISTANCE=0.01 定义了电极接触的分布电阻，0.01 cm2。CON.RESISTANCE不能和RESISTANCE同时使用。浮动接触定义contact应用于两种情况：1、EEPROM和其他编程器件；2、功率器件中的浮动场板 eg：CONTACT NAME=fgate FLOATING 将名为fgate的电极定义为浮动电极，并且将在该电极上默认使用电荷边界条件。,eg：CONTACT NAME=drain CURRENT对于直接金半接触的浮动电极，不能用参数”FLOATING“，这种情形需要将该电极定义为电流边界条件，并在之

40、后的solve语句中将其电流设为0。eg：CONTACT NAME=drain RESIST=1e20在电极上设置一个很大的电阻，这样一来流过该电极的电流会非常小，也就相当于浮动电极。,电极短路contact 除了定义同样的电极名外contact name=base1 common=base是电极短接的另一种办法。eg：CONTACT name=base1 COMMON=base FACTOR=0.5 上例中Vbase1=Vbase+0.5 eg：CONTACT name=base1 COMMON=base mult FACTOR=0.5 上例中Vbase1=Vbase0.5 注意：以上两例对

41、电流边界条件不适用 如果从ANTHENA或DEVEDIT导入的结构中已有电极名称的定义，ATLAS将会自动对其进行短接，并沿用已有的电极名。电极开路contact1、删除要开路的电极2、在需要开路的电极上并接一个极大的外电阻3、先将需要开路的电极有设成电流边界条件，然后再将流过该电极的电流值设得很小或为0。,#语句10 命令执行语句solve语句介绍：solve是命令atlas在一个或多个偏压点（bias point）进行求解的语句solve init解析：init是初始化（initial）参数，表示将所有电压归零。对于指定结构，如果在初始偏置点没有标明这个参数，系统将自动赋予这个参数。,求解

42、方法,#语句11 数值方法选择语句method解析：ATLAS仿真半导体器件是基于对16个相互关联的非线性偏微分方程的求解。ATLAS在每个格点对这组方程进行数值计算得到器件的特性。1、gummel Gummel迭代法收敛慢，但能容忍粗糙的初始假设值；Gummel迭代法不能用于含有集总元件或电流边界条件情形的求解；默认的Gummel迭代式阻尼的，可将参数dvlimit设置成负值或零让迭代成为非阻尼的；Gummel迭代时的线性Poisson求解的数目限制为1，这会导致电势更新时的弛豫不足。“single-Poisson”求解模式可扩展Gummel迭代方法的应用范围,这在小电流Bipolar仿真和

43、MOS饱和区的仿真上很有用。使用方法：method singlepoisson,求解方法,2、newton Newton迭代法每一次的迭代将非线性的问题线性化处理，离散化的“尺寸”较大，则所需的时间也会变长。如果初始假设很成功的话，就能很快得到收敛，且结果比较满意。Newton迭代法是ATLAS计算漂移-扩散的默认方法。此外还有其他的计算需要采用Newton迭代法，如：DC扫描，瞬态扫描，curve tracing，频域的小信号分析。Newton-Richardson迭代法是Newton迭代法的变体，当收敛放慢时它会计算新的系数矩阵。Method的参数设置为autonr时会自动采用Newton

44、-Richardson迭代法。如果经过很多步才能收敛，问题可能来自于：网格定义（高宽比或宽高比很大的三角形太多），耗尽区扩展到已定义为欧姆接触的地方，初始假设值很差。,求解方法,3、block 在含有晶格加热或能量平衡方程时block迭代法很有用。Block迭代法计算一些由不同方程按不通顺序组成的子方程组。在不等温的漂移-扩散仿真时指定block迭代法，则Newton迭代法将更新电势和掺杂浓度，去耦之后计算热流方程。都包含热流方程和载流子温度方程时，block迭代法将首先计算最初的温度，然后将晶格温度去耦之后进行迭代。4、组合迭代 有时需要将newton迭代、gummel迭代和block迭代组

45、合使用。可以先用gummel迭代法，一定计算步数还不收敛时再转为采用newton迭代或block迭代计算。Gummel迭代的次数由参数gum.init设定。在包含晶格加热或能量平衡计算时，可以先采用block迭代法，然后用newton迭代法，block迭代的次数上限用nblockit设置。,求解方法,5、例句基本漂移扩散计算：Method gummel newton晶格加热时的漂移扩散计算：Method block newton能量平衡计算：Method block newton 计算的载流子数，默认是2，也可以是1或0。载流子类型elec和hole分别表示电子和空穴，载流子类型设置为1时，可

46、以设为elec或hole。载流子类型设置为0时，将主要得到电势分布的仿真结果。Method carriers=2Method carriers=1 elec或Method carriers=1 holeMethod carriers=0,求 解,Solve、log和tonyplot初始化偏置：solve init设置偏压：solve vanode=10 使用前面的最终结果：solve previous电压扫描：solve vanode=0 vfinal=10 vstep=0.1 name=anode电流扫描：solve ianode=0 ifinal=10 istep=0.1 name=ano

47、de还有瞬态，交流小信号等特性的扫描。Curvetrace扫描，用于多值特性的扫描，二次击穿，pnpn栓锁特性等。curvetrace contr.name=anode beg.val=0 step.init=1 nextst.ratio=1.39 mincur=1e-12 end.val=1e-2 curr.contlog outfile=ltt.logsolve curvetracetonyplot ltt.log结构文件的保存：output band.param band.temp con.band val.bandsolve init outf=ltt.str master/保存atl

48、as标准文件格式tonyplot ltt.str,#solve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anodetonyplot diodeex01.log-set diodeex01_log.setquit,求 解,#语句13 运行数据结果保存语句 语句介绍：输出结构结果保存语句log是用来将程序运行后所计算的所有结果数据保存到一个以log为扩展名结尾的文件中的一个语句。从solve语句中运算后所得到的结果都会保存在其中。log outfile=diode01.logLoad 从文件中导入先前的结果作为后续的或其它点的初始假设值。Save将所有结点的信息保

49、存到输出文件。load in1file=filename in2file=filenamesolve outfile=solv.str master,结果保存,语句汇总：Contact 设置接触类型Doping 设置掺杂类型Electrode 设置电极Go 仿真器调用Log 定义输出数据文件语句Material 定义材料类型Mesh 定义初始化网格信息Method 设置数值方法Mobility 设置迁移率模型Models 选取仿真模型Quit 程序退出语句Region 定义区域语句Save 结构文件保存语句Solve 求解语句Tonyplot 绘图语句X.MESH Y.MESH Z.MESH

50、定义x,y,z方向网格语句,语句汇总,光电特性仿真,光电特性仿真主要是要加光照，定义光束用BEAM,其主要参数有，方向参数、波长、强度分布、光线的几何分布参数、反射参数等。,beam num=1 x.orign=5 y.orign=2 angle=90 wavelenght=.8,例如：,定义光束的方向及波长，（x.orign,y.orign）为光出射的点，angle为从X轴正向往Y轴负方向偏转的角度，默认为0，90即为垂直照射。,beam num=1 x.orign=5 y.orign=2 angle=90 wavel.start=.5 wavel.end=1.7 wave.num=13,光