半导体异质结器件数值计算的研究
[Abstract]:With the increasing demand of semiconductor devices, heterojunction devices have been widely used because of their unique physical properties. Nowadays, the research of semiconductor devices needs the help of simulation software, so the numerical calculation of semiconductor heterojunction devices has important application value. In this paper, drift diffusion model is used as the basic physical model of semiconductor simulation. Due to the uniqueness of the heterostructure, the current density calculation model of the heterojunction interface is established in this paper, which lays the theoretical foundation for the numerical calculation of the heterojunction devices. In addition, the basic physical theory of semiconductor heterojunction is introduced, and the mobility model and collision ionization model used in the simulation of heterojunction devices are also introduced in detail. Then, this paper introduces the grid technique, the boundary condition processing, the convergence criterion for solving the nonlinear equations, and takes the discretization of the Poisson equation as an example. This paper mainly introduces the numerical method for discretization of equations: the finite volume method, whose main advantage is that the differential equation can still maintain the conservation of the original equation after discretization, and the physical meaning is clear and clear, and the formal specification of the equation is also given. Then the Newton iteration method is introduced to solve the discrete large sparse nonlinear equations. In the actual numerical calculation, the third party's function library PETSc is used to replace this complicated work. All we have to do is to set up the function interface, which makes this paper focus on the physical model of the device. Therefore, the development efficiency is greatly improved. After the successful transformation of the physical model of the device into the mathematical model, the rapid development of modern computer technology helps this paper deal with complex computing problems, thus the physical characteristics of the device are simulated. Based on the semiconductor device simulation software SDSs and referring to the open source software Genius and the commercial software Silvaco a numerical simulation module for heterojunction devices is constructed. The module has the advantages of low coupling and good reusability. Then, we use SDS software to simulate three kinds of heterojunction diodes with different materials, and obtain their physical properties under different doping concentrations, including the potential difference built in equilibrium state. The current-voltage characteristic curves under forward and reverse bias voltages are compared with the simulation results of Sivalco software to verify the correctness of the heterojunction device calculation module in SDS software. At the same time, the basic parameters of the module are optimized by a large number of simulations. Finally, based on a large number of simulation results, this paper draws the conclusion that the semiconductor heterojunction calculation module developed in this paper is correct, can simulate the basic physical characteristics of heterojunction devices, and can obtain accurate simulation results.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN303
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,本文编号:2157630
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