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为进一步优化器件性能，技术团队对场板结构的长度、厚度、材料等参数进行了优化设计，例如图2（a）-（d）的研究结果所示，随着SiO2、Si3N4、Al2O3、HfO2的介电常数从3.4、7、9增加到20，凹槽阳极侧壁的电荷耦合效应逐渐增强，从而有效地减小了阳极边缘肖特基结电场强度并抑制肖特基势垒降低效应，降低器件的漏电流【见图2（e）】；此外，图3还展示了外部环境温度对SBD反向电学特性的影响，β1是以器件发生雪崩击穿为击穿点得到的温度系数，从图可知器件C1-C4的击穿电压都随着温度的增加而增加；

为实现具有高击穿电压和优异正向特性的第三代半导体功率器件，天津赛米卡尔科技有限公司技术团队依托先进的半导体TCAD仿真平台，优化设计了一种具有p-NiO插入终端的混合式肖特基势垒二极管结构（Hybrid SBD）。...

基于先进的TCAD半导体仿真设计平台，天津赛米卡尔科技有限公司的技术团队设计了一种具有Ni/Ga2O3/GaN混合结构的日盲紫外探测器。该探测器分为Ga2O3吸收层和GaN传输层，如图1（a）和1（b）所示，在无光照情况下，Ga2O3吸收层中的电子浓度被Ni/Ga2O3异质结的内建电场耗尽；如图1（b）和1（d）所示，在有紫外光照情况下，Ga2O3吸收层中产生的光生电子被内建电场推入电子迁移率更高的GaN传输层中进行输运，提高了光生载流子的传输效率。图1（a）无紫外光照情况下和（c）有紫外光照情况下

GaN基功率器件凭借其高电子漂移速度和迁移率、高耐压特性与热稳定性、低导通电阻和开启电压等优异特性被广泛应用在低压级消费电子领域、中压级的汽车电子领域和高压级的工业电机领域中。其中，肖特基势垒二极管（SBD）是功率转换系统中的核心组件之一，而实现具有低开启电压和超高耐压的GaN基SBD是目前所追求的主要目标。为此，依托先进的半导体TCAD仿真平台，我司技术团队自主设计并成功制备了一种新型的GaN基SBD，实现器件性能的大幅改善。图1（a）表明当处于正向偏置时，我司技术团队自主设计的SBD器件能够实现更高

众所周知，电路系统中普遍存在着浪涌现象。具体而言，浪涌现象是一种瞬间干扰，是指在极短时间内峰值电流/电压远大于额定工作电流/电压，如打雷、接通或断开负载等，示意图如图1所示。虽然浪涌现象不会持续太长时间，但由于瞬间功率极高，可对整个电路系统产生致命的影响，如减小系统的使用寿命，破坏电路元件以及干扰元件正常工作等。因此，如何提高核心敏感部件的抗浪涌能力对于电路系统有着重要的意义。图 1 浪涌现象示意图赛米卡尔开发的浪涌模型，可真实复现器件在大电流注入时的器件状态，实时地展示器件内部的电场分布...

《涨知识啦40》——二极管的瞬态特性对于功率二极管来说，除了关注功率损失和反向阻断能力外，其在导通和关断过程中的瞬态特性也是不容忽视的，某些情形下甚至会上升为首要问题。功率二极管从断态到稳定导通状态的过程中，其正向电压会随着电流的上升首先出现一个过冲，然后才逐渐趋于稳定，如图1所示。电压过冲的物理机制主要有两个，一个是阻性机制，一个是感性机制。阻性机制是指少数载流子输入的电导调制作用。以P+N结二极管为例，在导通初期，二极管的电阻主要来自低掺杂N区的欧姆电阻，其值颇高且为常量，因此管压降随着电流的上

随着微电子技术的发展，半导体器件性能不断提升，其中两大仿真工具功不可没，分别是TCAD半导体工艺和器件仿真工具和SPICE电路仿真。TCAD是建立在半导体物理基础之上的数值仿真工具，它可以对不同工艺条件进行仿真，取代或部分取代昂贵、费时的工艺实验，计算和分析半导体器件的电学特性、热学特性、光学特性及电热光多场耦合的特性，从而助力于新型半导体器件结构的研发。SPICE为电路级仿真，给定已知的器件的物理模型，通过电路分析基础公式计算出给定电路的输入和输出特性，从而助力于电路及系统级模块的设计。图 1..

相比边发射激光器而言，垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity surface-emitting laser，简称VCSEL）拥有更低的阈值电流和更高的光束质量。同时，由于VCSEL光子输运是沿外延生长方向，因此VCSEL拥有更高的模式选择性，且易于实现二维阵列集成。VCSEL的上述优点使其为未来的光通信以及大规模集成电路的光互联提供了无限可能。然而VCSEL的工作模式对器件设计提出了更高要求。首先，需要精确控制VCSEL腔长，从而使增益区置于腔内驻波波腹处，实现更高的受激辐射效率，这对...

本周《涨知识啦》主要给大家介绍的是深紫外发光二极管中的电流拥挤效应。目前深紫外发光二极管（DUV LED）主要采用倒装结构来降低紫外光自吸收的问题，所以芯片的p-型电极焊盘和n-型电极焊盘只能制备在外延片表面的同一侧，常见器件结构及等效电路如图1所示。由于电流扩展层（CL）的厚度远小于n型AlGaN层的厚度，所以CL层的横向电阻RCL大于n型AlGaN层的横向电阻Rn，也就是说电流J1通过p-型电极焊盘下方的路径时受到的阻力远小于电流Jn受到的阻力，导致器件内部产生电流拥挤效应, 即p型电极焊盘下方的电流密

紫外光电探测器在导弹预警、火灾检测、公共安全和环境检测等领域具有广泛的用途。基于肖特基金属接触电极的MSM结构紫外探测器由于制备工艺相对简单、探测灵敏度较高等优势，获得了广泛的关注。在光照条件下，当对MSM紫外探测器一侧的金属电极施加一定的偏压时，两侧的金属电极之间将会产生势垒差，从而促进光生载流子的输运与采集；然而如果想在零偏压的状态下实现光生载流子的输运和采集，则需要通过调控两个金属肖特基电极之间的功函数差，从而可以在光吸收区域引起能带的倾斜，促进载流子的输运。图1 (a) 对比器件Device R

高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor，HEMT）具有超高速、低功耗与低噪声等优点，被广泛地应用于高频信号处理、卫星通信、微波与毫米波器件等领域，因此研制出高效的HEMT器件对于我国电子信息技术的发展具有极其重要的意义；借助于TCAD设计软件，研究人员能够直观地对器件内部工作机理进行分析并设计出各类新型架构，省时、省力、省财地制备更高性能的HEMT器件。　 近期，基于Crosslight公司先进的半导体仿真设计平台，我司技术团队为国内某高科技公司创新性地开发

本周《涨知识啦》主要给大家介绍的是激光器的横模(lateral mode)和纵模(longitudinal mode)的区别。做为激光器的两个关键参数，从表象看会让人错误的理解为仅仅是模式在方向上的不同。特别是对于边发射和面发射两种不同激光器，更容易混淆。首先，激光器的纵模指的是在激光器谐振腔内形成的稳定驻波。对于一个固定的谐振腔，由于满足谐振腔来回振荡相位匹配条件的波长有很多，只要满足这个条件就可以形成稳定的驻波，所以在同一个谐振腔内会存在很多驻波形式，而一个驻波形式就对应一个纵模。纵模可以和波长或者频

此前，小赛给大家简单普及了金属与半导体之间的两种接触类型：欧姆接触与肖特基接触，二者也凭借各自的优势被研究人员充分应用。本周小赛给大家主要介绍的是基于肖特基接触类型的MSM型光电探测器的基本原理。众所周知，光探测器可以将光信号转换成电信号；然而，根据光子能量的大小，MSM型光电探测器分为两种工作模式：模式1：当光子能量大于材料的禁带宽度时（hv>Eg），半导体内部会产生大量的电子-空穴对，在电场的作用下形成稳定的光电流，具体如图（a）所示。该工作特点与PIN型光电探测器类似，而且当反向偏压足够大，

GaN 基高电子迁移率场效应管(HEMT)在高频大功率器件方面具有突出的优势，并在其应用领域已取得重要进展，但GaN基HEMT器件大功率应用的最大挑战是其“normally-on”特性。对于传统的AlGaN/GaN HEMT器件，沿Ga面方向外延生长的结构存在较强的极化效应，导致在AlGaN/GaN异质结界面处产生大量的二维电子气（2DEG），且在零偏压下肖特基栅极无法耗尽沟道中高浓度的二维电子气。当栅极电压VGS=0时，HEMT沟道中仍有电流通过，需要在栅极施加负偏置耗尽栅极下二维电子气，将HEMT置于关

近日，我司技术团队成功开发了应用于深紫外LED中不同极性光传播的全反射镜模型，该模型的成功开发有助于科研人员深入分析全反射镜中TE、TM极性光与金属的相互作用，并为器件的设计制备提供重要的指导作用。众所周知，倾斜侧壁全反射镜结构可以把横向传播的TM极性光直接反射到出光面的逃离锥，从而极大地提高深紫外LED的光提取效率[1]。然而，常规蓝光LED采用的Ag反射镜对于深紫外波段的反射率不足40%，取而代之的是反射率超80%的Al反射镜。基于仿真模型，技术团队对二者反射镜材料进行相关计算，发现二者对不同极性光展

《涨知识啦19》—HEMT 的电流崩塌效应在之前的《涨知识啦》章节中，小赛已经介绍了GaN材料中极化效应以及二维电子气（2DEG）的产生原理。因2DEG具有超高的沟道迁移率，所以2DGE可以应用在高电子迁移率晶体管（HEMT）中，而本周主要介绍的是GaN基HEMT中存在的电流崩塌现象。HEMT主要是以2DEG为导电沟道中的电流载体，通过改变栅电极偏置电压控制沟道中2DEG的通断，实现对HEMT电流的调制。由于2DEG中电子基本不受杂质散射的影响，沟道中的电子迁移率较高，所以在直流高频应用领域可以表现出优异

2020年8月4-7日，第十六届全国MOCVD学术会议在安徽屯溪盛大召开。本次会议以“先进光电技术 · 智能绿色制造”为主题，与专家学者、工程技术人员和企业家围绕MOCVD生长机理与外延技术、MOCVD设备、材料结构与物性、光电子器件、电力电子器件、微波射频器件等领域开展广泛交流，了解发展动态，促进相互合作。会议期间，北京大学的研究人员以“极化调制多量子垒EBL对AlGaN基深紫外LED载流子输运性质的影响研究”为题，利用仿真技术对AlGaN基深紫外LED器件进行了深度剖析，研究发现采用Al组分和厚度渐变

由于GaN基VCSEL中绝缘埋层的分压特性，绝缘孔径边缘存在横向能带弯曲的问题，导致空穴向电流限制孔(aperture)外泄漏，电流限制孔作用被削弱，粒子数反转下降，从而会导致激光的增益降低[1]。依托Crosslight公司先进的半导体激光器设计平台，我司技术团队开发出secondary aperture模型，即建议利用选区生长的方式在p-GaN层中插入n-GaN层，形成secondary aperture，n-GaN插入层的引入可形成反偏pn结，并对空穴造成耗尽效应[2]，可在孔径外形成纵向能带势垒，限

深层理解MIS结构，助力金半接触载流子注入效率的提升众所周知，高AlN组分AlGaN材料的欧姆接触一直是困扰业界的一大难题。我司技术团队借助Crosslight公司先进的半导体器件设计平台，发现当在n型AlGaN层与金属接触电极之间插入绝缘薄层时 (i.e., Metal/Insulator/Semiconductor:MIS)，可有效屏蔽界面处的肖特基势垒，因此可显著抑制AlGaN材料表面耗尽效应，使得电子以隧穿的方式高效地注入到器件内部(如图1所示)，技术团队把该结构应用在了深紫外发光二极管（DUV

在前面的PN结系列中我们提到过理想PN结的I-V曲线可用如下数学式表达，本周《涨知识啦》将继续给大家介绍PN结系列一些基础知识——PN结的热效应。PN结的正向电压UF（通态压降）是温度T的函数。在电流密度较小时，UF随着温度T的上升而下降，因而其温度系数是负数。在电流密度较大时，由于PN结中性区的电阻对UF有重要影响，而载流子的迁移率在高温时变小会使中性区的电阻增大，因而这时的UF将随温度上升而增大，其温度系数为正。下图是两个不同温度下的PN结特性曲线，从图中的虚线可以看到温度系数在大电流条件下改变符号

《涨知识啦16》—温度对二极管电压的影响在《涨知识啦14》中我们提到了影响发光二极管电压的不同因素，如接触电阻、突变异质结引起的电阻以及低载流子浓度和低载流子迁移率等。除此之外，发光二极管结温是一个十分重要的参数，主要是因为器件内量子效率受结温影响较大，另外高温会引起器件工作寿命的缩短以及封装的加速老化。因此了解结温对器件性能的影响就成了制造发光二极管中十分重要的课题之一，本期我们就简单介绍一下结温对二极管电压的影响。理想pn结二极管的IV特性可以由Shockley方程给出，其中Js是饱和电流密度

基于Crosslight公司先进的半导体器件仿真设计平台，我司技术团队已成功开发出精准可靠的II类超晶格微带模型。众所周知，InAs、GaSb和InAsSb材料体系因具有极窄的有效带隙，被广泛地应用在中红外、远红外波段的光电器件领域。该模型的成功开发有助于研究人员理清影响器件有效带隙的诸多敏感参数，对追求更长波段的红外探测极具重要的理论指导意义。...

在前面的《涨知识啦13》中我们提到过二极管并不仅仅由一个理想的pn结构成，还存在着各种各样的寄生电阻，总体可按与pn结串并联情况分为串联电阻（Rs）与并联电阻（Rp），如下图。有些时候我们需要估算这些寄生电阻的电阻值，才能方便我们进行下一步的研究分析，然而这些寄生电阻寄生在器件内部而无法直接对其进行测量，因此今天我们主要介绍一种估算寄生电阻值的方法。从下图中我们可以得知在二极管正向导通之前，IV特性斜率与Rp基本相同，正向导通之后，其IV特性斜率与Rs类似。这是因为当二极管正向导通前PN结电阻无穷大，在

基于Crosslight公司先进的半导体器件设计平台，我司技术团队成功开发了可应用于半导体器件的热学仿真模型，该模型的成功开发有助于科研人员深入分析器件工作过程中热效应对器件性能的影响，为分析器件内部机理提供了重要的参考价值。一、热学仿真模型助力高效率DUV LED芯片开发基于此模型，我司技术团队将电导调制效应应用到深紫外发光二极管(DUV LED)中，即利用图(a)、(b)所示的PNP-AlGaN电流扩展层减小DUV LED的电流拥挤效应，从而实现DUV LED内部的电导调制；该技术方案有助于减小DU

《涨知识啦14》—影响发光二极管电压的因素在前几期我们讲到了电子-空穴对的辐射复合（radiativerecombination）可以引起二极管的发光效应。但只有当发光器件的驱动电压（drive voltage）和正向工作电压（forward voltage）都等于或大于器件禁带宽度Eg与单位电子e的比值（V≥Eg/e）时，才能引起电能向光能的能量转化。那么哪些因素会影响发光器件的电压呢？首先，额外的串联电阻将会引起发光二极管额外的压降。引起额外电阻的因素主要包括：（1）接触电阻；（2）突变异质结引起

汪炼成，物理电子学博士，中南大学特聘教授，博士生导师，微电子科学与工程系副主任，高性能复杂制造国家重点实验室研究员。博士毕业于中科院半导体研究所, 先后在新加坡南洋理工大学，新加坡科技大学和英国谢菲尔德大学从事博士后研究工作，科研方向为第三代半导体电子/光电子器件和系统集成。近日，中南大学汪炼成教授（通讯作者）课题组采用MOCVD 在蓝宝石（002）上外延生长了1.5 μm厚的AlN材料，AlN材料相关参数测试为电子浓度1×1014 cm-3，电子迁移率135 cm2V-1s-1，载流子寿命1×10-8

PN结是LED的核心组成部分，预先分析LED的电学特性必先分析PN结的电学特性。在之前的章节中已经详细介绍了PN结的工作原理，并推导出PN结理想的I-V特性方程，即肖克莱方程，如下所示：。而真实测量的二极管I-V特性却并不那么理想，以上理想公式的推导只考虑了扩散电流的作用，若考虑到耗尽区中的载流子复合与产生，肖克莱方程可被修正为。nideal是二极管的理想因子，代表着二极管中载流子复合电流与扩散电流的纠缠关系，若二极管中扩散电流占据主导地位，其理想因子为1。 在二极管中还存在着各种...

DUV LED最新研究成果----电极互连模型和多峰模型成果1：电极互连模型基于Crosslight公司先进的半导体器件设计平台，我司技术团队提出了具有基于远程金属反射镜的空腔提取器的DUV LED器件（i.e., Device 3）。下图表明：相较于传统器件（i.e., Device R）和含有金属反射镜的侧壁倾斜结构（i.e., Device 1），Device 3的光功率得到大幅度提升，这主要得益于金属反射镜对光的吸收减弱，倾斜侧壁的全内反射效应增强，光逃逸路径增加，提高了器件光提取效率。此外，技

《涨知识啦12-LED》—多量子阱LED工作机制发光二极管又称LED(light-emittingdiode)可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管和负阻发光二极管等多种类型，并且具有应用广泛、耗电量小、使用寿命长、无污染等特点。上期小赛向大家普及了LED的一些基本概念以及有源区微观复合机制，本期将继续给大家带来LED的工作机制。众所周知，LED器件的核心结构组成就是大家耳熟能详的PN结（具体可参考往期推送），因此LED具有

仿真技术在Micro-LED器件效率和调频特性研究中的应用Micro-LED（μLED）凭借分辨率高、寿命长和响应速度快等独特优势获得了科研界与企业界的青睐，全球各大龙头厂商都在积极研发与布局μLED显示技术，μLED显然已经成为次世代新型显示技术的宠儿。然而，随着μLED的器件尺寸逐渐地减小，诸多技术壁垒随之而来，如巨量转移、全彩显示、衬底材料以及封装技术等。得益于外延生长、芯片工艺及量产设备技术的持续优化与推进，μLED的发展取得了长足的进步，但未来仍然任重道远。除显示领域之外，μLED作为优质光源

《涨知识啦11- LED》—载流子微观复合机制疫情爆发以来，UVC LED迅速走红，相较于传统的杀菌方式，UVC LED具有小尺寸、低功耗、安全环保、杀菌效果更彻底等优势。国家卫健委指出，UVC LED结合其它防护措施，在一定程度上可以有效防控疫情扩散，经过权威认证之后，UVCLED如今更是“如日中天”。而为了提高UVC LED器件的表现性能，本周的《涨知识啦》首先对UVC LED器件的载流子微观复合机制进行了介绍。众所周知，LED的外量子效率（ηext）包含两部分，一部分是内量子效率（ηint），另

《涨知识啦10-边缘终端》—p型保护环本周《涨知识啦》给大家带来的是边缘终端系列内容的第三讲，在上一讲中提到过，当器件中形成平面结时，边缘位置过强的局部电场容易导致器件提前击穿，为此采用场板结构来改善器件边缘电场。除此之外，还有一种结构同样可以高效地实现对边缘电场的改善，提高器件的击穿电压，即‘p型保护环’（如下图）。P型保护环也被称为浮空场环，不与任何电极相连，主要利用pn结在平衡态下形成...

《涨知识啦9-边缘终端》—场板本周《涨知识啦》给大家带来的是边缘终端的系列内容第二讲，上一讲我们介绍了正斜角的概念，它可以改善边缘电场，起到提高击穿电压的作用，这一讲我们将要介绍的是另外一种调控平面电场的方法—场板。工艺生产中，当向半导体中扩散杂质的时候，总是会形成如上图所示的结，结边界从内部逐渐收向器件表面，此时图中被标记的位置将会形成球面结，电场线密集，器件很容易在该位置击穿。为改善平...

《仿真分析小技巧9》—圆柱形器件的精确计算大家好呀，本期小赛给大家带来的是圆柱形器件的仿真计算，我们知道很多半导体器件都是圆柱形的，例如VCSEL激光器和光电探测器。那么我们如何利用APSYS软件中的Cylindrical Coordinate System（圆柱坐标系）功能来进行圆柱形器件的精确仿真计算呢?下面介绍软件中可以实现该功能的语句：cylindrical。该语句用于定义圆柱坐标系，...

《涨知识啦8-边缘终端》—正斜角本周《涨知识啦》给大家带来的是边缘终端的系列内容，首先给大家介绍的是正斜角的概念。图一是理想情况下PIN二极管反向偏置下的电场分布，从中我们可以看到器件的最大电场出现在突变结的界面处，当反向偏置增大，器件突变结界面处电场Em达到器件材料极限击穿电场Ec时，器件将发生击穿，此时反向击穿电压由整个突变结界面电场决定。而受到实际工艺的限制，器件中的掺杂浓度与电阻率分布并...

《仿真分析小技巧8》—巧妙利用.doping文件快速修改材料掺杂参数大家好呀，小赛又和大家见面啦。不知道大家有没有遇到这样的问题：由于所要进行仿真计算的器件层数、列数过多，每次修改某层材料掺杂参数后，生成mesh的过程中需要等待很长时间。为了解决这一问题，今天为大家介绍一个可以快速修改材料掺杂参数的方法。如上图所示，我们设置了一个单层n型掺杂浓度为1×1024 m3的In0.50Ga0.50...

浅谈计算机仿真技术对各行业发展的重要性和必要性计算机仿真技术是以计算机为基础，根据问题对象的实际要求，建立真实的数学模型，并将其转换成仿真模型。在不同的问题下，利用计算机系统来演示运行状态，从而将抽象的问题真实的展现在计算机系统的显示器上。随着计算机技术的高速发展，计算机仿真技术的应用已经渗透到了各个领域，促进了各行各业的发展。以下我们主要讨论常用的几个领域：Ø 在交通运输领域中，计算机仿...

《涨知识啦7》—雪崩击穿的判断条件：两‘系数’，一‘积分’大家好，上周小赛收到童鞋的留言，不知道怎么判断器件是否达到雪崩击穿？那么本周小赛就给大家细致地讲解一下如何去判断雪崩击穿的条件。各种电子器件的基础是pn结或肖特基结，反向偏置引起耗尽区宽度进一步增加，结区电场进一步增强，耗尽区中的载流子在这些电场的作用下进行漂移运动，即载流子通过电场加速获得了动能，在漂移运动过程中将不可避免的与耗尽区中的...

《仿真分析小技巧7》—如何考虑材料的极化效应在上两期的《涨知识啦》板块，小赛分别给大家介绍了半导体内部的自发极化效应和压电极化效应。为此，本期的《仿真分析小技巧》就给大家介绍一下Crosslight仿真软件中是如何考虑材料极化效应的。首先锁定设置极化效应的代码：set_polarization：is used in the .layer file to automatically gener...

最新成果：UTC-PD模型由于只依靠电子作为有源载流子，单行载流子光电探测器(Uni-Traveling-Carrier Photodiode,UTC-PD)具有快速响应，高饱和输出的特点，因此作为不可缺少的关键性元器件，UTC-PD被广泛应用在超高速时分复用光通信、RTD/UTC-PD光电子集成电路和毫米波发生器等系统。众所周知，传统的PIN型PD由于光生空穴在本征耗尽区的移速较慢，导致空...