FDCT 控制面板 #

本节是关于FDCT仿真控制面板的介绍。

有限差分载流子传输(Finite Difference Carrier Transport, FDCT)求解器是一种求解泊松和载流子输运方程的光有源求解器，适用于模拟半导体器件的载流子传输。

其控制面板相关按钮功能如下所示，这里会展示一些有源的基本设置和仿真信息：

name	Description
Design	To Design：返回仿真设计。
Simulation Info	仿真信息。
Simulation Setting	仿真设置。
Progress	展示仿真进程。
Status	展示仿真状态。
Run DC Simulation	运行有源仿真。
Tool	控制数据文件的打开和清除。

仿真信息 #

这里展示了工程的仿真信息。

name	Description
Dimension	仿真维度。
Is Doped	仿真工程是否掺杂。
Generation	仿真工程是否导入光电子生成率。

仿真设置 #

该设置与FDCT求解器设置相同。

name	Units	Description
Temperature	K	温度。
Iterations Limit		总迭代数目。
Lambda	$\mu m$	波长。
Error Control		误差控制。
Norm Length	$\mu m$	规范的长度，有源器件的长度。

FDCT 功能区 #

FDCT求解器拥有不同于无源求解器的功能选项，其拥有独立的掺杂设置以及有源参数监视器等，具体功能按钮如下所示：

name	Description
Constant Doping	添加均匀掺杂，添加均匀掺杂区域。
Diffusion Doping	添加函数掺杂，添加函数掺杂区域。
Import Generations	导入生成率，该选项用于导入无源仿真生成的光电子生成率，一般用在探测器的仿真设计中。
Device Monitors	添加有源参数监视器，记录区域内的光电场分布。
Analysis Group	添加分析组。
Mesh	添加自定义网格。
To Run	运行仿真。

掺杂设置 #

此为FDCT求解器的设置，用来定义掺杂的半导体。注意: 掺杂只会作用于半导体材料，其他区域的掺杂在计算中会自动屏蔽，所以不用担心掺杂区域不在半导体区域会对计算有所影响。

支持有均匀掺杂和函数掺杂两种方式。掺杂是累加的，当一个区域拥有多个掺杂对象时，净掺杂值是这些掺杂浓度的总和。N型和P型掺杂具有相反的符号，它们会互相抵消。

均匀掺杂 #

固定掺杂浓度的半导体，该对象用于用户定义一个固定掺杂浓度的区域，可以输入区域的几何形状以及参数。

其中掺杂参数具体意义如下：

name	Description
General	设置掺杂对象名称。
X/Y/Z	设置掺杂区域的中心位置与范围。
Dopant	掺杂设置。Dopant Type：选择掺杂类型，p为空穴掺杂，n为电子掺杂；Concentration：掺杂浓度，单位为每立方厘米原子数。

函数掺杂 #

使用函数掺杂的半导体，其由分布函数来确定浓度分布。分布函数有以下两种：1.恒定表面源扩散（erfc function）；2.有限表面源扩散（gaussian function）。

其中函数掺杂的参数具体意义如下：

name	Description
Dopant Type	选择掺杂类型，p为空穴掺杂，n为电子掺杂。
Source Face	掺杂注入面。
Junction Width	掺杂的节宽度，浓度根据函数分布从最高下降到最低。
Distribution Function	选择掺杂分布函数
Concentration	掺杂最大浓度，单位为每立方厘米原子数。
Ref Concentration	掺杂最小浓度，单位为每立方厘米原子数。

光电子生成率 #

导入光电子生成率 #

该选项用于导入无源仿真生成的光电子生成率，一般用于光电探测器的仿真设计中。

监视器 #

FDCT求解器内置有源参数监视器（Device monitor）。通常情况下，监视器应当与FDCT计算范围一致。

有源参数监视器 #

该监视器可以记录光学、电学等相关参数，具体参数如下：

Name	Physical Quantities	Units	Description
Electrostatics	E	V/m	静电场
	V	V	电势
	Ei	eV	固有内能
	Ec	eV	导带
Bandstructure	Ev	eV	价带
	Efn	eV	电子准费米能级
	Efp	eV	空穴准费米能级
	ND	$cm^{-3}$	施主浓度
Doping	NA	$cm^{-3}$	受主浓度
	N	$cm^{-3}$	净掺杂密度（N=NA-ND）
	n	$cm^{-3}$	空穴浓度
	p	$cm^{-3}$	电子浓度
Charge	np	$(cm^{-3})$	浓度积（np=sqrt(n*p)）
	jn	$A/(cm^{2})$	电子电流密度
	jp	$A/(cm^{2})$	空穴电流密度
	J	$A/(cm^{2})$	总电流密度（jn-jp）
Recombination	G	$s/cm^{-3}$	导入生成率
	dn		n的变化
Delta Index	dk		k的变化
	Depsr		介电常数的变化