5日目 (物理モデルについて)

物理モデル

概要

デバイスシミュレーションで使う物理モデルは非常に複雑で1574ページのマニュアルのほとんどは物理モデルの解説です。

全部は解説できませんが、よく使う物理モデルに関して簡単に解説していきます。

既に出てきた物理モデル

HeavyIonモデル (manual : chapter 22)

既に説明しました。詳細はマニュアルの chapter 22を参考にしてください。

Traps モデル (manual : chapter 17)

既に説明しました。詳細はマニュアルの chapter 17を参考にしてください。

その他 Exampleに定義されていたもの

昔の学生がまとめてくれたページです。

• 移動度 (manual : chapter 15) : TCADSiliconMobiliy
  • 高電界効果 : TCADHighFieldSaturation
  • driving force model(電場) : TCADDrivingForceModel
• 再結合 (manual : chapter 16): TCADGeneralReconbination

電極の温度の設定

放射線損傷後のデバイスを測定する際、大きな暗電流が問題になります。

前回の最後に見たMIP粒子のシミュレーションではMIP粒子の収集電荷による電流の増加と同等の暗電流が見られます。

この状態だと当然信号検出が難しくなります。

暗電流を少なくするには温度を下げることが効果的で、通常放射線損傷後のデバイスは-20度以下の環境で測定を行います。

IV_des.cmd , CV_des.cmd, MIP_des.cmd の三つのファイルに温度を加えます。

まず、Thermodeセクションを加えます。

Thermode{
  { Name="anode" Temperature=@<Temp+273>@ SurfaceResistance=5e-4 }
}

さらにPhysicsに Thermodynamic　と RecGenHeat の二つの物理モデルを加えます。

また、SolveセクションのCoupled{}や、ACCoupled{} にTemperatureを加えてみます。

最後に

ワークベンチのfluenceパラメータの前にTempパラメータを加えて、20, 0, -20のValueをセットします。

結果が見たいノードを走らせてみて結果を見ていきます。

IV特性の温度依存性

まずは未照射のIVカーブの温度比較です。約一桁ずつ減っていくことがわかります。

CV特性の温度依存性

CVカーブの照射量依存性も20度(左)に比べて-20度(右)は若干改善しているのが見られますが、１e15neq/cm2以上の照射量では測定が難しいことがわかります。

MIP応答の温度依存性

MIPシミュレーションの照射量依存性も比較してみましょう。

20度(左)だと暗電流の影響で電流のoffsetが大きかったものが、-20度(右)だと信号に対して十分小さくなっているのがわかります。

-- Atlasj Silicon - 2020-06-02