simucal的博客

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...

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

《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

现如今，光电探测器已经应用到各个领域。通过与LED或激光二极管结合，光电探测器可用于电路隔离器、入侵报警以及激光雷达等系统，因此光电探测器的应用领域和范围都将随着时间的推移而不断扩大，本期的内容就先给大家简单介绍一下pn结光电探测器的基本工作原理。就pn结光电探测器而言，光可以穿透至冶金结邻近区域的pn结二极管中，该区域因吸收光子而产生电子-空穴对，如下图所示。在p型一侧或n型一侧不超过一个扩散长度的准中性区中，非平衡少数载流子扩散到耗尽区；随后，这些空间电荷区的载流子和光生载流子通过电场进行输运，即

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

《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

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...

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...

上一讲我们介绍了GaN材料的自发极化效应，本讲我们继续介绍与之对应的压电极化效应。压电极化效应是由两种材料之间的晶格失配引起的。当在一种材料衬底上外延生长另外一种晶格常数不匹配的材料时，如果两种材料晶格常数间差异很小且外延层的厚度不超过临界值时，仍然可以获得晶格匹配的异质结。此时，外延层为适配衬底的晶格常数将会在平行于横截面的方向产生拉伸应变或压缩应变，垂直于横截面方向的晶格也将产生相应应变。...

成果一基于Crosslight公司先进的半导体器件设计平台，我司技术团队深入探索了实现GaN VCSEL横向电流限制的根本原因。研究发现，横向电流限制不是由埋入式绝缘体的电阻特性引起的，而潜在的原因在于埋层绝缘体可承担电压，因此会引起孔内和孔外之间的电势差，进而会产生横向能带势垒。为了减小横向势垒高度，技术团队建议使用具有介电常数较大、绝缘体厚度较薄的限制孔，以增加横向电流的限制作用。他们发现...

大家好呀，小赛又和大家见面啦，上期我们讲到了建立倾斜结构的具体方法，本期的内容和上期紧密相关，为大家继续讲解如何设置计算网格比率mesh ratio。首先我们看一下计算网格比率mesh ratio在软件内的具体含义：指相邻的网格点间隔的比率，在软件中一般应用于.layer文件，由代码r表示。毫不夸张的讲，r值设置虽简单并且在软件中属于基础代码，但是能否对其进行合理的设置对于计算结果的正确性却是至...

近期，我们推出的面向半导体芯片仿真设计技术知识的免费课程，得到了大家的广泛关注。疫情阻断了人们见面，但隔离病毒不会隔离爱，更不会隔离我们求学的脚步。我们团队就目前热门的半导体芯片器件，包括UVC LED、UV PD以及HEMT，分享了宝贵的仿真设计经验，旨在助力产业省时省力省财地制备高效的器件。第一讲：芯片设计助力制备高效率UVC-LED器件课程介绍：据权威研究报道显示，UVC-LED在灭杀...

大家好，我是小赛！近期有同学提问：如何利用APSYS 构建倾斜结构？小赛向来有问必答，同时也欢迎各位同学继续在公众号后台给我们留言，我们一定会竭尽全力地为您解答哦，接下来就让我为大家解答这个问题吧。既然要设置倾斜结构，那么就要从.layer文件入手。经过一番对代码的搜寻，小赛找到了应用于.layer文件中的layer语句的子语句angle，下面让我们看一下该语句的具体含义：angle: is ...

根据上一讲中肖特基结形成原理的介绍，我们可知金属一侧的势垒高度由金属与半导体材料决定，不随外加偏压的变化而变化。仅由热电子发射理论，金属中越过势垒到达半导体中的电子数目取决于势垒高度，随着反向电压升高，反向电流将趋于饱和，而在实际测试中发现，随反向偏压增大反向电流也在逐渐增大，并没有理论预期的趋于饱和。热电子发射模型是一个高度理想的模型，无法真实准确的描述复杂的肖特基接触结构，需要对该模型进行...

国家卫健委发布的第一例新型冠状病毒的全基因组序列分析结果显示：该新型冠状病毒为一种β属新型冠状病毒，WHO（World Health Organization）将其命名为2019-nCov。人民日报的报道指出，UVC结合其它防护措施，在一定程度上可以有效防控2019-nCov疫情扩散。（以上内容引自《人体保卫战-UVC对战新型冠状病毒》）因此开发高效率UVC-LED的重要性不言而喻。优良的器件架构...

《仿真分析小技巧4》—print_step语句的巧妙运用很高兴再一次见到大家，我是小赛！今天我们闲话不多说，立即切入主题来介绍本期要分享给大家的小技巧。这次要给大家介绍的是scan语句下的子语句print_step。首先来看一下《General Manual》中对该语句进行的解释：print_step is the intervalused to print additional stru...

基于Crosslight PICS3D设计平台，依托天津赛米卡尔科技有限公司的芯片仿真技术，打破实验探究瓶颈，我司技术团队经过反复尝试和不断突破，攻克了VCSEL仿真技术壁垒，成功诠释了VCSEL器件物理，助力高水平科研成果的产出，成功协助中国、法国及德国科学家在Nature Nanotechnology上发表世界顶级科研论文[论文题目：Metasurface-integrated vertica...

从本周开始的《涨知识啦》板块，首先小赛将给大家讲解金属-半导体接触系列的第一部分肖特基接触，在详细介绍肖特基接触之前，我们需要先了解几个概念，真空能级以及功函数。真空能级E0，顾名思义，即真空中静止电子的能量，而功函数W则是真空能级E0与费米能级EF之差，表示一个能量为费米能级的电子从材料中逸出到真空中需要的最小能量。功函数的大小标志着材料对电子的束缚能力的强弱。金属功函数为半导体功函数为...

基于Crosslight先进的半导体器件仿真设计平台，我司技术团队已开发出可靠精准的频率调制模型。基于此模型，器件在7mA的工作电流下，工作截止频率高达~15 GHz，仿真数据和实验数值呈现高度吻合(为保护客户数据安全，此处不再展示实验数据)。该模型的成功开发有助于人们理清影响器件工作频率的诸多敏感参数，迎合了时下对高频器件的追求，极具重要的理论指导意义，对我国电子信息产业的发展起到助力加速的作...

大家好，在本期的仿真分析小技巧3中小赛继续为大家介绍一个在viewresult过程中的一个非常实用的技巧，我们利用此技巧可以在view result的过程中直接读取所需数据的指数性变化，并可以得到相应的数据文件。这个技巧大大简化和方便了我们对于数据的直接分析步骤。下面请跟随我来了解一下该代码的基本含义。在《GeneralManual》中是这样介绍的：scale_1is used to i...

基于Crosslight先进的半导体器件仿真设计平台，我司技术团队已开发出可靠精准的雪崩光电探测器模型，在低反向偏压下，暗电流在2.5 nA/cm2左右，随着反向偏压慢慢增加，暗电流缓慢增加，直到反向偏压增加到161 V时，器件发生雪崩击穿，造成暗电流骤增，280 nm波长的峰值响应度为0.11 A/W，仿真计算数据与实验测试数据高度吻合。同时技术团队还针对于SACM型雪崩光电探测器做了深入...

自“涨知识啦”第一讲发布之后，引起了很大的反响，有网友在后台留言说对半导体材料概念不太清楚，不知如何区分，因此，本周小赛将向大家讲解导体、半导体和绝缘体的概念与区别。固体根据导电性可划分为导体、半导体和绝缘体，其划分和其能带电子填充情况有关。在形成固体材料前，孤立原子外围电子受原子核势场的影响，在原子能级上规律排布，形成电子轨道。当原子逐渐靠近形成固体时，原子间电子轨道逐渐交叠，单个电子能级将被...

自从《仿真分析小技巧1》发布后，小赛陆续收到了很多大家积极的反馈，大家普遍认为开办《仿真分析小技巧》栏目的操作属实下饭，学习之后真可谓心满意足，喜笑颜开~~能够得到大家的认可，小赛又多了100分的干劲儿！欢喜之余，小赛也收到了许多大家在长期仿真计算中难以解决的问题，希望我能为大家解答。看到这些问题后，小赛我在倍感压力的同时也感受到了自己肩上担子的分量。所以小赛也在这里表个态，一定不负众望把《仿...

《涨知识啦》版块今天正式开讲，在日后的更新中，会将各种半导体器件的工作原理以及重要结构参数进行仔细剖析，由浅入深，一一讲述。半导体人都知道在发光二极管（LED）、垂直腔面发射激光器（VCSEL）、太阳能电池（Solar Cell）、双极型晶体管（BJT）、结场效应晶体管（JFET）以及绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等各类半导体器件中，有一个最基础的结构——pn结。接下来将介绍pn结的组成及工作原...

在仿真计算的过程中，程序代码作为一种面向机器的语言，具有很强的逻辑性与条理性。一般而言，指令按照我们既定的顺序依次执行。如图1所示，scan语句中参数的扫描是依次进行的，即条件1、条件2，然后是条件3。下一条指令语句的执行严格基于上一条指令语句运行的结果，即条件2的执行基于条件1的结果，条件3的执行基于条件2的结果。然而，在实际仿真计算的过程中，往往需要条件的相互切换以达到某些特定的计算目的，...