comsol案例——肖特基接触

1、肖特基接触本篇模拟了由沉积在硅晶片上的鸨触点制成的理想肖特基势垒二极管的行为。将从正向偏压下的模型获得的所得 J-V （电流密度与施加电压）曲线与文献中发现的实验测量进行比较 介绍 当金属与半导体接触时，在接触处形成势垒。这主要是金属和半导体之间功函数差异的结果。 在该模型中，理想的肖特基接触用于对简单的肖特基势垒二极管的行为进行建模。使用“理想”这个词意味着在这里，表面状态，图像力降低，隧道和扩散效在界面处计算半导体与金属之间传输的电流应被忽略。 注意，理想的肖特基接触的特征在于热离子电流，其主要取决于施加的金属-半导体接触的偏压和势垒高度。这些接触通常发生在室温下掺杂浓度小于1X 1016

2、 cm-3的非简并半导体中。 模型定义 该模型模拟鸨-半导体肖特基势垒二极管的行为。图1显示了建模设备的几何形状。它由n个掺杂的硅晶片（Nd= 1E16cm-3）组成，其上沉积有鸨触点。该模型计算在正向偏压（0至0.25V）下获得的电流密度，并将所得到的 J-V曲线 与参考文献中给出的实验测量进行比较。该模型使用默认的硅材料属性以及一个理想的势垒高度由下列因素定义： BR m- x 0 （1）其中B是势垒高度，m是金属功函数，x 0是半导体的电子亲和力。选择鸨触点的功函 数为 m = 4,72V（2）其中势垒高度为B= 0.67V。1:tifrr. 7加 Sciftnrh ajjisact0M

3、qmf in nndnrjif t虹 nfiawwnfirr ffr whifr. 曲of Mr叩1rd nExm 呼r it 2R4(0,V1 trr) an a 出rrlinmttcr 时一隔r dioic isfinta M由rr Mm n its mickncs.结果与讨论图2显示了使用我们的模型（实线）在正向偏压下获得的电流密度，并将其与参考文献中给 出的实验测量进行比较 ref. 1 （圆）。2： J Jje去/rmnd 中式&ibe 胸心#A 小田，d h*比)*d 助 城门打山席皿广外打frirr&jJ jfrracfirrrf m Ri：i. L HHdtrJifrward

4、ftiflj.建模说明从文件菜单中，选择新建 NEW。N E W1在“新建”窗口中，单击“模型向导”。MODEL WIZARD1在模型向导窗口，选择 2D轴对称22在选择物理树中，选择半导体 半导体（semi）。3单击添加。4点击研究。5在“选择”树中，选择“预设研究” “稳态”。6单击完成。D E F I N I T I O N S参数1在“模型”工具栏上，单击“参数”。2在“参数”的“设置”窗口中，找到“参数”部分。3在表格中，输入以下设置：HanneExpreuienVbIu*Dete r ip-tonvaOIVJID.0000 VyaltagAph*4728 VIVork functi

5、onth0.01(10LH00，4 中Thicknesswia*thQ.W25400 mRadiusTOMK29S.M KTanparatura选才I um做长度单位G E O M E T R Y 11 在“模型构建器”窗口中的“组件1” （ comp1 ）下单击“几何 1 ” 。2 在“几何”的“设置”窗口中，找到“单位”部分。3从长度单位列表中，选择 科m。矩形 1（ r1 ）1 在“几何”工具栏上，单击“基元” ，然后选择“矩形” 。2 在“矩形”的“设置”窗口中，找到“大小”部分。3 在宽度文本字段中，键入 w 。4 在“高度”文本字段中，键入 th 。5 右键单击组件1 （comp1

6、 ） 几何1矩形1 （r1） ，然后选择复制。创建另一个矩形，以便解决Schottky 附近的耗尽区联系。矩形 2（ r2 ）1 在“矩形”的“设置”窗口中，找到“尺寸”部分。2 在“高度”文本字段中，键入 1 um 。3 找到位置部分。在z 文本字段中，键入 th-1 um 。4 在“几何”工具栏上，单击“全部生成” 。创建一个积分耦合变量。这将用于在边界显示正常的电流密度。D E F I N I T I O N S整合 1（ intop1 ）1 在“定义”工具栏上，单击“组件耦合” ，然后选择“集成” 。2 单击图形工具栏上的缩放框按钮。3 在“集成”的“设置”窗口中，找到“源选择”部分。

7、4 从“几何”实体级别列表中，选择“边界” 。5 仅选择边界5 。加载硅的材料特性。A D D M A T E R I A L1 在“模型”工具栏上，单击“添加材料”以打开“添加材料”窗口。2 转到添加材质窗口。3 在树中，选择半导体硅- 硅。4 单击窗口工具栏中的添加到组件。5 在“模型”工具栏上，单击“添加材料”以关闭“添加材料”窗口。S E M I C O N D U C T O （RS E M ）I将晶格温度设置为T0。半导体材料模型11 在“模型构建器”窗口中，展开组件1（ comp1 ） 半导体（半）节点，然后单击半导体材料模型 1 。2 在“半导体材料模型”的“设置”窗口中，找到

8、“模型输入”部分。3在T文本字段中，键入 T0o添加掺杂模型。 保持默认值，即杂质浓度为 n 型 1E-16 cm -3分析掺杂模型11 在“物理”工具栏上，单击“域”，然后选择“解析析掺杂模型”。2 在“解析析掺杂模型”的“设置”窗口中，找到“域选择”部分。3 从“选择”列表中，选择“所有域”。4 找到杂质部分。 从杂质类型列表中，选择工体掺杂（ n 型）（ n 型）。5 在“物理”工具栏上，单击“边界”并选择“金属接触”。添加理想的肖特基接触。将金属功函数设为phim,施加电压为Va。金属接触 11 仅选择边界5 。2 在“ Metal Contact ”的“设置”窗口中，找到“ Cont

9、act Type ”部分。3 从“类型”列表中，选择“理想肖特基” 。4 找到终端部分。在V0 文本字段中，键入 Va。5找到“接触属性”部分。在文本字段中，键入phim。6 在物理工具栏上，单击边界并选择金属接触。将硅晶片的欧姆面上的电位设置为 V = 0V金属接触 21 单击图形工具栏上的缩放范围按钮。2 单击图形工具栏上的缩放框按钮。3 单击图形工具栏上的缩放框按钮。4 仅选择边界2 。5 单击图形工具栏上的缩放范围按钮。映射 11 在“模型构建器” 窗口中， 在组件 1（ comp1 ） 下， 右键单击 “网格 1 ” ， 然后选择 “映射” 。2 在“映射”的“设置”窗口中，找到“域

10、选择”部分。3 从“几何”实体级别列表中，选择“整体几何” 。4 右键单击组件1（COMP1） 筛网1映射 1 ， 选择分配。 沿着顶部矩形的厚度添加细网格，耗尽区域将发生分布。分布 11 仅选择边界3 和 7。2 在“分布”的“设置”窗口中，找到“分布”部分。3 从“分布属性”列表中，选择“预定义分布”类型。4 在元素数字文本字段中，键入 50 。5 在“元素比例”文本字段中，键入 10。6 选择反向复选框。分布 21 右键单击映射1 并选择“分布” 。2 仅选择边界1 和 6。3 在“分布”的“设置”窗口中，找到“分布”部分。4 从“分布属性”列表中，选择“预定义分布类型” 。5 在“元素

11、数量”文本字段中，键入 200。6 在元素比例文本字段中，键入 10 。7 选择“对称分布”复选框。8 单击图形工具栏上的缩放范围按钮。分布 31 右键单击映射1 并选择“分布” 。2 仅选择边界5 。3 在“分布”的“设置”窗口中，找到“分布”部分。4 在元素数字文本字段中，键入 50 。5 在“模型构建器”窗口中，右键单击“网格 1 ” ，然后选择“全部构建” 。S T U D Y 1步骤 1：稳态为Va参数设置辅助延续扫描1 在“模型构建器”窗口中，展开“研究1 ”节点，然后单击“步骤 1 ：稳态”2 在“稳态”的“设置”窗口中，单击以展开“研究扩展”部分。3 查找学习扩展部分。选择辅助

12、扫描复选框。4 单击添加。5 单击范围。6 在“范围”对话框中，在“开始”文本字段中键入0。7 在步长文本字段中，键入0.1 。8 在“停止文本”字段中，键入 0.25 。9 在步骤文本字段中，键入0.01 。10 单击添加。解决方案 11 在“研究”工具栏上，单击“显示默认求解器” 。2 在“模型构建器”窗口中，展开“解决方案1 ”节点。使用隔离求解器为了设置较低的载流子浓度值。3 在“模型构建器”窗口中，展开“研究1 ” “求解器配置”“解决方案”1稳态解算器1 节点。4 右键单击研究1求解器配置解决方案1稳态解算器1，然后选择分离。5 在“模型构建器”窗口中，展开“研究1 ” “求解器配

13、置”“解决方案”1固定解算器1 隔离 1 个节点，然后单击“分离步骤” 。6 在“分离步骤”的“设置”窗口中，单击以展开“方法”和终止部分。7 找到方法和终止部分。从非线性方法列表中选择自动（牛顿） 。8 在恢复阻尼因子文本字段中，键入 0.01 。9 在“模型构建器”窗口中的“研究1求解器配置”“解决方案”下1固定式求解器1 右键单击“分离1 ”并选择“下限” 。10 在“下限”的“设置”窗口中，找到“下限”部分。11 在下限（字段变量）文本字段中，键入 comp1.Ne 0 comp1.Ph 0 。12 在“研究”工具栏上，单击“计算” 。电子浓度（半）1 在“结果”工具栏上，单击“表”

14、。从表中的参考中加载测量结果。2 在表的“设置”窗口中，找到“数据”部分。3 单击导入。4 浏览到模型库文件夹，然后双击该文件schottky_contact_1d_ref.txt 。TA B L E转到表格窗口。R E S U L T S1D 绘图组 71 在“结果”工具栏上，单击“ 1D Plot Group ”。2 在“模型构建器”窗口的“结果”下，右键单击“1D绘图组7” 改名。3在“重命名1D绘图组”对话框中的“新建标签文本”字段中键入JVSM4单击“确定”。5在“1D Plot Group ”的“设置”窗口中，单击以展开“标题”部分。6从标题类型列表中，选择无。7找到“绘图设置”部分。选才i x轴标签复选框。8在相关的文本字段中，键入Va (V)。9选才y y轴标签复选框。10在相关的文本字段中，键入 J (A / cm A 2 )。11单击以展开图例部分。从位置列表中选择左上角。J vs V1在1D绘图组工具栏上，单击表格图表。2在“表格图”的“设置”窗口中，找到“颜色”和“样式”部分。3找到线样式子部分。从行列表中，选择无。4从颜色列表中，选择黑色。5在宽度文本字段中，键入 3。6查找行标记子部分。从标记列表中选择圆。7从“定位”列表中，选择“数据点”。8单击以展开“图例”部分。选中显示图例复选框。9从“图例