sentaurus学习日记(二)--器件特性提取

上一次已经写了以下关于器件结构的仿真，这一次就写一下器件的特性，所使用的sentaurus的版本为2018版，可能会因为版本问题而导致跑出来的结果不一样，但是可以修改材料参数，我使用的是2018版自带的4H-SiC材料参数。很多材料参数可以从http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/index.html来查找，不过有些参数比较老，个人建议还是使用新的软件自带的参数。
OK，还是老规矩，先上代码


Electrode {{ Name="emitterright" Voltage= 0.0 }{ Name="emitterleft" Voltage= 0.0 }{ Name="gate"  Voltage= 0.0 material= PolySi(N)}{ Name="collector" Voltage= 0.0}}File {Grid= "@tdr@"Plot= "@tdrdat@"Current= "@plot@"Output= "@log@"Parameter= "@parameter@"
}Physics {Recombination (SRH(DopingDep TempDep)Auger)Aniso  (eMobilityFactor (Total) = 0.83hMobilityFactor (Total) = 1.00)Mobility (DopingDependenceHighFieldSaturationEnormal)IncompleteIonizationEffectiveIntrinsicDensity ( oldSlotboom NoFermi )}#Physics(MaterialInterface= "SiliconCarbide/Oxide") {Traps (FixedCharge Conc=2e12)}
Plot {TotalCurrentDensity/vectoreDensity hDensityeCurrent hCurrentElectricField/vectoreQuasiFermi hQuasiFermiegradQuasiFermi hgradQuasiFermiPotential Doping SpaceChargeSRH AugerAvalancheGenerationeAvalanche hAvalancheeMobility hMobilityDonorConcentration AcceptorConcentrationDopingeVelocity hVelocityBarrierTunnelingConductionBandEnergy ValenceBandEnergy BandGapeQuasiFermi hQuasiFermiNonLocal
}Math {ExtendedPrecision(128)Iterations= 50Notdamped= 1000eDrForceRefDens= 1hDrForceRefDens= 1Digits= 5ErrRef(electron) = 1ErrRef(hole) = 1ExtrapolateTransient= BETensorGridAnisoRHSmin= 1e-30RHSmax= 1e30RHSFactor= 1e30CDensityMin= 1e-30ParallelToInterfaceInBoundaryLayer(FullLayer -ExternalBoundary)eMobilityAveraging= ElementEdgehMobilityAveraging= ElementEdge ElementAvalancheMinAngle= 0number_of_threads= 4Method= ILS(set= 5)ILSrc= "set (5) {iterative(gmres(100), tolrel=1e-10, tolunprec=1e-4, tolabs=0, maxit=200);preconditioning(ilut(1.5e-6,-1), right);ordering(symmetric=nd, nonsymmetric=mpsilst);options(compact=yes, linscale=0, refineresidual=60, verbose=0);};"
#BreakCriteria{Current (Contact="collector" absval= 1e-1)}ExitOnFailure
}Solve {PoissonCoupled { Poisson Electron Hole }Coupled { Poisson Electron }Quasistationary (InitialStep= 0.01 Increment= 1.35MinStep= 1e-9 MaxStep= 0.5Goal { Name= collector Value=8 }){ Coupled { Poisson Electron Hole } }    NewCurrentPrefix="IcVg_"Quasistationary (InitialStep= 1e-2 Increment= 1.35MinStep= 1e-6 MaxStep= 0.01Goal { Name= gate Value=30 }){ Coupled { Poisson Electron Hole } }}

一直认为器件特性提取的代码没什么好讲的，主要是因为我看不太懂每一行的具体意思是什么，因此就按照自己理解的讲，如果有错误还请大家指正，谢谢。

Electrode {{ Name="emitterright" Voltage= 0.0 }{ Name="emitterleft" Voltage= 0.0 }{ Name="gate"  Voltage= 0.0 material= PolySi(N)}{ Name="collector" Voltage= 0.0}}

电极块，就是把之前结构仿真里的电极放到一起，然后把他们的初始值设置为0，gate那里因为经常会使用多晶硅来调节功函数，因此使用的多晶硅，但个人认为使用金属，然后指定功函数其实也是一样的。

File {Grid= "@tdr@"Plot= "@tdrdat@"Current= "@plot@"Output= "@log@"Parameter= "@parameter@"
}

把结构文件和一些其他必要的文件导入或生成，每次都要有这些代码，写上去就行了。

Physics {Recombination (SRH(DopingDep TempDep)Auger)Aniso    (eMobilityFactor (Total) = 0.83hMobilityFactor (Total) = 1.00)Mobility (DopingDependenceHighFieldSaturationEnormal)IncompleteIonizationEffectiveIntrinsicDensity ( oldSlotboom NoFermi )}

物理模型，每次基本都是这些，也是抄上就行，具体模型对应的含义可以看手册。

Math {ExtendedPrecision(128)Iterations= 50Notdamped= 1000eDrForceRefDens= 1hDrForceRefDens= 1Digits= 5ErrRef(electron) = 1ErrRef(hole) = 1ExtrapolateTransient= BETensorGridAnisoRHSmin= 1e-30RHSmax= 1e30RHSFactor= 1e30CDensityMin= 1e-30ParallelToInterfaceInBoundaryLayer(FullLayer -ExternalBoundary)eMobilityAveraging= ElementEdgehMobilityAveraging= ElementEdge ElementAvalancheMinAngle= 0number_of_threads= 4Method= ILS(set= 5)ILSrc= "set (5) {iterative(gmres(100), tolrel=1e-10, tolunprec=1e-4, tolabs=0, maxit=200);preconditioning(ilut(1.5e-6,-1), right);ordering(symmetric=nd, nonsymmetric=mpsilst);options(compact=yes, linscale=0, refineresidual=60, verbose=0);};"
#BreakCriteria{Current (Contact="collector" absval= 1e-1)}ExitOnFailure
}

math部分，这里可能会影响你求解的过程，建议看下例子里的相关的器件的math部分是怎么写的，这部分个人感觉很是玄学，不太清楚应该怎么开始写，还挺离谱的。

Solve {PoissonCoupled { Poisson Electron  }Coupled { Poisson Electron Hole}Quasistationary (InitialStep= 0.01 Increment= 1.35MinStep= 1e-9 MaxStep= 0.5Goal { Name= collector Value=8 }){ Coupled { Poisson Electron Hole } }  NewCurrentPrefix="IcVg_"Quasistationary (InitialStep= 1e-2 Increment= 1.35MinStep= 1e-6 MaxStep= 0.01Goal { Name= gate Value=30 }){ Coupled { Poisson Electron Hole } }

求解部分，这里先是求解泊松，然后是求解泊松电子，再是求解泊松电子和空穴。
后面就是电极先是哪一个就现在哪里加电压。

个人感觉我之所以器件特性提取这部分讲的干巴巴的，就是因为我不是很理解，但是之前写了器件结构的仿真不去写器件特性的提取，确实是不算太好，因此写了这篇，器件特性的提取应该会有不同的方式，我认为既然可以跑，那就没必要去优化这些东西，但是好的math部分确实可以给计算省很多时间，最近也在优化新的求解部分，等优化完会和大家进行分享。同时最近也在进行3D的器件设计，到时候也会分享，还有器件动态特性的仿真。挖了好多坑！(lll￢ω￢)

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