comsol案例——肖特基接触

肖特基接触本篇模拟了由沉积在硅晶片上得钨触点制成得理想肖特基势垒二极管得行为。

将从正向偏压下得模型获得得所得J-V(电流密度与施加电压)曲线与文献中发现得实验测量进行比较介绍当金属与半导体接触时,在接触处形成势垒。

这主要就是金属与半导体之间功函数差异得结果。

在该模型中,理想得肖特基接触用于对简单得肖特基势垒二极管得行为进行建模。

使用“理想”这个词意味着在这里,表面状态,图像力降低,隧道与扩散效在界面处计算半导体与金属之间传输得电流应被忽略。

注意,理想得肖特基接触得特征在于热离子电流,其主要取决于施加得金属 - 半导体接触得偏压与势垒高度。

这些接触通常发生在室温下掺杂浓度小于1×1016 cm-3得非简并半导体中。

模型定义该模型模拟钨 - 半导体肖特基势垒二极管得行为。

图1显示了建模设备得几何形状。

它由n个掺杂得硅晶片(Nd = 1E16cm-3)组成,其上沉积有钨触点。

该模型计算在正向偏压(0至0、25V)下获得得电流密度,并将所得到得J-V曲线与参考文献中给出得实验测量进行比较。

该模型使用默认得硅材料属性以及一个理想得势垒高度由下列因素定义:ΦB=Φm-χ0 (1)其中ΦB就是势垒高度,Φm就是金属功函数,χ0就是半导体得电子亲与力。

选择钨触点得功函数为Φm = 4,72V (2)其中势垒高度为ΦB= 0、67V。

结果与讨论图2显示了使用我们得模型(实线)在正向偏压下获得得电流密度,并将其与参考文献中给出得实验测量进行比较ref、 1(圆)。

建模说明从文件菜单中,选择新建NEW。

N E W1在“新建”窗口中,单击“模型向导”。

MODEL WIZARD1 在模型向导窗口,选择2D轴对称22在选择物理树中,选择半导体>半导体(semi)。

3单击添加。

4点击研究。

5在“选择”树中,选择“预设研究”>“稳态”。

6单击完成。

D E F I N I T I O N S参数1在“模型”工具栏上,单击“参数”。

2在“参数”得“设置”窗口中,找到“参数”部分。

3在表格中,输入以下设置:选择um做长度单位G E O M E T R Y 11在“模型构建器”窗口中得“组件1”(p1)下单击“几何1”。

2在“几何”得“设置”窗口中,找到“单位”部分。

3从长度单位列表中,选择μm。

矩形1(r1)1在“几何”工具栏上,单击“基元”,然后选择“矩形”。

2在“矩形”得“设置”窗口中,找到“大小”部分。

3在宽度文本字段中,键入w。

4在“高度”文本字段中,键入th。

5右键单击组件1(p1)>几何1>矩形1(r1),然后选择复制。

创建另一个矩形,以便解决Schottky附近得耗尽区联系。

矩形2(r2)1在“矩形”得“设置”窗口中,找到“尺寸”部分。

2在“高度”文本字段中,键入1 [um]。

3找到位置部分。

在z文本字段中,键入th-1 [um]。

4在“几何”工具栏上,单击“全部生成”。

创建一个积分耦合变量。

这将用于在边界显示正常得电流密度。

D E F I N I T I O N S整合1(intop1)1在“定义”工具栏上,单击“组件耦合”,然后选择“集成”。

2单击图形工具栏上得缩放框按钮。

3在“集成”得“设置”窗口中,找到“源选择”部分。

4从“几何”实体级别列表中,选择“边界”。

5仅选择边界5。

加载硅得材料特性。

A D D M A T E R I A L1在“模型”工具栏上,单击“添加材料”以打开“添加材料”窗口。

2转到添加材质窗口。

3在树中,选择半导体>硅 - 硅。

4单击窗口工具栏中得添加到组件。

5在“模型”工具栏上,单击“添加材料”以关闭“添加材料”窗口。

S E M I C O N D U C T O R(S E M I)将晶格温度设置为T0。

半导体材料模型11在“模型构建器”窗口中,展开组件1(p1)>半导体(半)节点,然后单击半导体材料模型1。

2在“半导体材料模型”得“设置”窗口中,找到“模型输入”部分。

3在T文本字段中,键入T0。

添加掺杂模型。

保持默认值,即杂质浓度为n型1E-16 cm -3分析掺杂模型11在“物理”工具栏上,单击“域”,然后选择“解析析掺杂模型”。

2在“解析析掺杂模型”得“设置”窗口中,找到“域选择”部分。

3从“选择”列表中,选择“所有域”。

4找到杂质部分。

从杂质类型列表中,选择工体掺杂(n型)(n型)。

5在“物理”工具栏上,单击“边界”并选择“金属接触”。

添加理想得肖特基接触。

将金属功函数设为phim,施加电压为Va。

金属接触11仅选择边界5。

2在“Metal Contact”得“设置”窗口中,找到“Contact Type”部分。

3从“类型”列表中,选择“理想肖特基”。

4找到终端部分。

在V0文本字段中,键入Va。

5找到“接触属性”部分。

在Φ文本字段中,键入phim。

6在物理工具栏上,单击边界并选择金属接触。

将硅晶片得欧姆面上得电位设置为V = 0V金属接触21单击图形工具栏上得缩放范围按钮。

2单击图形工具栏上得缩放框按钮。

3单击图形工具栏上得缩放框按钮。

4仅选择边界2。

5单击图形工具栏上得缩放范围按钮。

映射11在“模型构建器”窗口中,在组件1(p1)下,右键单击“网格1”,然后选择“映射”。

2在“映射”得“设置”窗口中,找到“域选择”部分。

3从“几何”实体级别列表中,选择“整体几何”。

4右键单击组件1(P1)>筛网1>映射1,选择分配。

沿着顶部矩形得厚度添加细网格,耗尽区域将发生分布。

分布11仅选择边界3与7。

2在“分布”得“设置”窗口中,找到“分布”部分。

3从“分布属性”列表中,选择“预定义分布”类型。

4在元素数字文本字段中,键入50。

5在“元素比例”文本字段中,键入10。

6选择反向复选框。

分布21右键单击映射1并选择“分布”。

2仅选择边界1与6。

3在“分布”得“设置”窗口中,找到“分布”部分。

4从“分布属性”列表中,选择“预定义分布类型”。

5在“元素数量”文本字段中,键入200。

6在元素比例文本字段中,键入10。

7选择“对称分布”复选框。

8单击图形工具栏上得缩放范围按钮。

分布31右键单击映射1并选择“分布”。

2仅选择边界5。

3在“分布”得“设置”窗口中,找到“分布”部分。

4在元素数字文本字段中,键入50。

5在“模型构建器”窗口中,右键单击“网格1”,然后选择“全部构建”。

S T U D Y 1步骤1:稳态为'Va'参数设置辅助延续扫描1在“模型构建器”窗口中,展开“研究1”节点,然后单击“步骤1:稳态”2在“稳态”得“设置”窗口中,单击以展开“研究扩展”部分。

3查找学习扩展部分。

选择辅助扫描复选框。

4单击添加。

5单击范围。

6在“范围”对话框中,在“开始”文本字段中键入0。

7在步长文本字段中,键入0、1。

8在“停止文本”字段中,键入0、25。

9在步骤文本字段中,键入0、01。

10单击添加。

解决方案11在“研究”工具栏上,单击“显示默认求解器”。

2在“模型构建器”窗口中,展开“解决方案1”节点。

使用隔离求解器为了设置较低得载流子浓度值。

3在“模型构建器”窗口中,展开“研究1”>“求解器配置”>“解决方案”1>稳态解算器1节点。

4右键单击研究1>求解器配置>解决方案1>稳态解算器1,然后选择分离。

5在“模型构建器”窗口中,展开“研究1”>“求解器配置”>“解决方案”1>固定解算器1>隔离1个节点,然后单击“分离步骤”。

6在“分离步骤”得“设置”窗口中,单击以展开“方法”与终止部分。

7找到方法与终止部分。

从非线性方法列表中选择自动(牛顿)。

8在恢复阻尼因子文本字段中,键入0、01。

9在“模型构建器”窗口中得“研究1>求解器配置”>“解决方案”下1>固定式求解器1右键单击“分离1”并选择“下限”。

10在“下限”得“设置”窗口中,找到“下限”部分。

11在下限(字段变量)文本字段中,键入p1、Ne 0 p1、Ph 0。

12在“研究”工具栏上,单击“计算”。

电子浓度(半)1在“结果”工具栏上,单击“表”。

从表中得参考中加载测量结果。

2在表得“设置”窗口中,找到“数据”部分。

3单击导入。

4浏览到模型库文件夹,然后双击该文件schottky_contact_1d_ref、txt。

TA B L E转到表格窗口。

R E S U L T S1D绘图组71在“结果”工具栏上,单击“1D Plot Group”。

2在“模型构建器”窗口得“结果”下,右键单击“1D绘图组7”,然后选择改名。

3在“重命名1D绘图组”对话框中得“新建标签文本”字段中键入J VS V。

4单击“确定”。

5在“1D Plot Group”得“设置”窗口中,单击以展开“标题”部分。

6从标题类型列表中,选择无。

7找到“绘图设置”部分。

选择x轴标签复选框。

8在相关得文本字段中,键入Va(V)。

9选择y轴标签复选框。

10在相关得文本字段中,键入J(A / cm ^ 2)。

11单击以展开图例部分。

从位置列表中选择左上角。

J vs V1在1D绘图组工具栏上,单击表格图表。

2在“表格图”得“设置”窗口中,找到“颜色”与“样式”部分。

3找到线样式子部分。

从行列表中,选择无。

4从颜色列表中,选择黑色。

5在宽度文本字段中,键入3。

6查找行标记子部分。

从标记列表中选择圆。

7从“定位”列表中,选择“数据点”。

8单击以展开“图例”部分。

选中显示图例复选框。

9从“图例”列表中,选择“手动”。

10在表格中,输入以下设置:11单击图形工具栏上得y轴日志缩放按钮。

12在1D绘图组工具栏上,单击全局。

13在“全局”得“设置”窗口中,找到“y轴数据”部分。

在表中,输入以下设置15单击以展开“图例”部分。

从Legends列表中,选择Manual。

16在表格中,输入以下设置17在1D绘图组工具栏上,单击绘图。

Legends。