综合实验Word文档下载推荐.docx
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3.5改变势垒层中Al的组分，观察其特性变化；
4实验报告要求
4.1写出实验题目、实验目的、仿真步骤、实验内容。
4.2记录分析仿真结果。
思考题
多量子阱和超晶格有何区别？
附录Silvaco示例：
1、生成量子阱结构（GaN/AlGaN结构）
1.1本实验所使用的量子阱基本结构如下表1所示：
层数
材料
厚度（Å
）
组分（%）
1
GaN
100
2
AlGaN
70
20
3
30
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1.2打开Silvaco软件，根据上面表格中的数据在Atlas中定义网格。
例如：
y.meshloc=0.0spac=0.0005
y.meshloc=0.005spac=0.0001
y.meshloc=0.007spac=0.00005
y.meshloc=0.01spac=0.00005
y.meshloc=0.015spac=0.0001
y.meshloc=0.017spac=0.00005
y.meshloc=0.02spac=0.00005
1.3定义区域，共12个区域，分别将区域定义为GaN材料和AlGaN材料。
regionnumber=1y.max=0.007material=AlGaNp=0.2
regionnumber=2y.min=0.007y.max=0.01material=GaN
regionnumber=3y.min=0.01y.max=0.017material=AlGaNp=0.2
1.4定义电极,定义阳极和阴极。
electrodename=anodetop
electrodename=cathodebottom
1.5掺杂，选择均匀掺杂
dopingn.typeconc=5e16uniform
1.6定义材料模型
materialmaterial=AlGaNedb=0.1taun0=1e-10taup0=7e-9
materialmaterial=AlGaNmup=20tmup=1vsatn=1.1459e7mun=200tmun=1align=0.7
量子阱结构图
1.7定义导带价带输出命令outputcon.bandval.bandrecombu.srhu.augu.radflowlines
1.8特性仿真，选择模型，迭代方式等，定义Solve语句,保存仿真日志文件。
modelsk.pfermiincompleteconsrhaugeroptrprint
modelsname=wellk.pchuangspontaneouslorentz
methodnewtontrapmaxtrap=10climit=1e-4
solveinit（偏压初始化）
保存结构，saveoutf=GaNMQW.str,输出结构，tonyplotGaNMQW.str
logoutf=GaNMQW.logmaster
methodgummelnewtontrapitlimit=20maxtrap=6
logoutf=vanode5v.log
先要定义保存的输出文件名字
solvevanode=0vstep=0.25vfinal=5name=anode
saveoutf=vanode5v.str
tonyplotvanode5v.str
tonyplotvanode5v.log
2、显示菜单功能
Display中常用其他图标:
第四个—showcontours（默认的是净掺杂）;
倒数第四个—showjunctions（显示结的位置）;
倒数第三个—showelectrodes（显示电极的位置）.在菜单栏中依次选择Tools—Cutline按照需要观察测量中随深度或宽度的分布变化
电子浓度分布图
量子阱导带图
3、改变量子阱中的势垒层GaN层的厚度
设置厚度分别为40Å
、50Å
、60Å
、70Å
，80Å
，AlGaN厚度保持70Å
不变，仿真得到导带能带图和电子浓度图。
重新定义网格和区域边界，在同一软件界面内连续使用多个Atlas可实现这一功能，每个Atlas分别对应一个势阱层厚度，再利用显示结果的菜单功能将多个图形叠放在同一界面内。
不同GaN层厚度的导带能带图
不同GaN层厚度的电子浓度图
4改变量子阱中的势垒层AlGaN层的厚度
设置AlGaN层的厚度分别为50Å
、80Å
、90Å
，而GaN厚度保持70Å
不变。
重新定义网格和区域边界，在同一软件界面内连续使用多个Atlas可实现这一功能，每个Atlas分别对应一个势垒层厚度，再利用显示结果的菜单功能将多个图形叠放在同一界面内。
不同AlGaN层厚度的导带能带图
不同AlGaN层厚度的电子浓度图
5、改变AlGaN中Al的组分
改变势垒层AlGaN层中的Al组分，观察这一改变对多量子阱能带结构和电子浓度的影响。
分别设置Al组分为0.20、0.25、0.30、0.35、0.40。
不需要重新定义网格和区域边界，只需在定义区域时改变Al的组分。
可使用：
regionnumber=5y.min=0.403y.max=0.410material=AlGaNp=0.2语句，改变p的值即可。
不同Al组分的导带能带图
不同Al组分的电子浓度图
具体步骤详解
1、调用atlas器件仿真器
goatlas
#TITLEGaNquantumwells:
simulation
#
定义器件结构
#-------------------------------------------------------------
#SECTION1:
MESHGENERATION划分网格（在电场变化剧烈地方就网格密一点，总的格点数目在3000个左右为好，不要超过6000个否则很难收敛，计算很慢；
几nm薄就保证有5层以上网格，厚了那随你了，比如5nm薄层，只设两层网格就太少了；
在deckbuild下半边的窗口实时输出里有格点数目，可以把那窗口的东西拷出来搜gridpoints）
#0.1umX0.1um
#网格初始化
#x方向网格定义
mesh
x.meshl=0.0spacing=0.01
x.meshl=0.1spacing=0.01
#y方向网格定义（在异质结界面附近的网格要细点）
y.meshloc=0.025spac=0.0001
#SECTION2:
REGIONSANDELECTRODES定义材料区域和电极
#（gradedheterojunctionsoutsideofcladdinglayers）
#定义区域
regionnumber=4y.min=0.017y.max=0.02material=GaN
#定义电极（）
electrodenum=1name=anodetop
electrodenum=2name=cathodebottom
#SECTION3:
DOPINGPROFILES定义掺杂
dopinguniformy.min=0n.typeconc=5e16
#---------------------------------------------------------------
#SECTION4:
MATERIALMODELS材料模型定义
#（radiativerecombinationconstantssameforAlGaNandGaN）
materialmaterial=AlGaNedb=0.1（施主能级）taun0=1e-10（SRH复合的电子寿命）taup0=7e-9（SRH复合的空穴寿命）
materialmaterial=AlGaNmup=20（低场空穴迁移率-需指定迁移率浓度依赖模型）tmup=1vsatn=1.1459e7（电子饱和速度）mun=200（低场电子迁移率-需指定迁移率浓度依赖模型）tmun=1align=0.7（不同禁带宽度材料接触时导带不连续参数）
materialmaterial=GaNedb=0.04taun0=1e-10taup0=7e-9
materialmaterial=GaNmup=20tmup=1vsatn=1.1459e7mun=900tmun=1
定义异质结界面极化电荷（请注意从上到下，每一个异质结界面的极化电荷取值大小的设置）
interfacey.min=0.0568y.max=0.0572charge=1.2e13s.s
#taun0（GaN）,taup0（GaN）areaccurate
modelaugeroptrsrhbgnprint
#Ifbarrierexistsatanodeneedtosetworkf=4.07+barrierheight
#contactname=anodeworkfun=4.69
#SECTION5:
OUTPUTFLAGS输出能带
#----------------------------------------------------------------
outputcon.bandval.bandrecombu.srhu.augu.radflowlines
#SECTION6:
INITIALSOLUTION偏压初始化
modelsk.pfermiincompleteconsrhaugeroptrprint物理模型定义
solveinit偏压初始化
保存并输出结构
saveoutf=GaNMQW.str
tonyplotGaNMQW.str
#-----------------------------------------------------------------
#SECTION7:
BIASRAMP设置偏压求解
#0.0to5.0Vforwardbias
methodgummelnewtontrapitlimit=20maxtrap=6数值计算方法选择语句
结果保存（先需要设置数据保存在日志文件，之后才可以用Tonyplot显示出来）
再定义电压偏置
quit
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