Моделирование приборов
Софт-Импакт начал моделирование современных полупроводниковых приборов – светодиодов, биполярных транзисторов на гетеропереходах, транзисторов с высокой подвижностью электронов и диодов Шоттки. Такие исследования позволяют исследовать влияние структуры прибора на его характеристики. Первым шагом является разработка моделей конкретных приборов. Второй шаг, который будет выполнен в ближайшем будущем, подразумевает связь моделей роста структуры с характеристиками прибора. В будущем предполагается прогнозирование дефектов в выращенном материале и оценка их влияния на характеристики прибора.
 Рис.1. Схема InGaN/GaN светодиода. |
Нитридные светодиоды
Моделирование работы Al-In-Ga-N структуры с одной или несколькими квантовыми ямами проводится с использованием одномерной диффузионно-дрейфовой модели. В результате моделирования в зависимости от приложенного смещения рассчитываются зонная диаграмма светодиода, встроенное электрическое поле, распределение концентраций электронов и дырок, а также скорости излучательной и безызлучательной рекомбинации. Кроме того, предсказываются вольт-амперная характеристика прибора и его эффективность.
 Рис. 2. Зонные диаграммы синих AlGaN/InGaN/GaN светодиодных структур с одной квантовой ямой, рассчитанные при различном смещении. |
Спектры излучаемого света рассчитываются на основе совместного решения уравнений Пуассона и Шредингера с учётом сложной структуры валентной зоны, характерной для нитридов.
 Рис. 3. Спектры излучения, рассчитанные при различных смещениях, и зависимость эффективности светодиода от протекающего через него тока. |
Модели, используемые для моделирования нитридных светодиодов
Мы используем одномерную диффузионно-дрейфовую модель для моделирования работы нитридного светодиода. Модель включает в себя уравнения Пуассона для электрического потенциала и уравнения неразрывности для электронного и дырочного токов. В уравнении Пуассона на границах интерфейсов учитываются как спонтанная поляризация, так и пьезополяризация, которые оказываются существенными в структурах на основе нитридов III-ей группы. Мы рассматриваем безызлучательную рекомбинацию носителей на ядрах проникающих дислокаций, используя оригинальный подход [1], связывающий скорость рекомбинации с плотностью дислокаций.
Совместное решение уравнений Пуассона и Шредингера позволяет рассчитать спектры излучения из активной области светодиода. Модель Латтинжера-Кона используется для анализа сложной структуры валентной зоны. Предполагается однородное уширение спектров. В ближайшем будущем мы планируем учесть флуктуации состава индия в InGaN квантовой яме.
Программное обеспечение
SiLENSe (Simulator for Light Emitters based on Nitride Semiconductors) – модуль моделирования зонных диаграмм и характеристик светодиодов на основе нитридов III-ей группы.
BESST (Bandgap Engineering Superlattice Simulation Tool) – модуль для моделирования основных электрических параметров сверхрешёток на основе нитридов III-ей группы, а также приборов, изготовленных с использованием таких сверхрешёток.
[1] S.Yu.Karpov and Yu.N.Makarov, Appl.Phys.Lett. 81 (2002) 4721.