参考程序等4sigegesigepin发光二极管设计与模拟

质结构的能带图并讨论了能级和载流子在正向偏压下的分布情况；其次模拟了在外SiGe／Ge／SiGepin发光材料，产生光子净的条件是系统必须处于非平衡状态，即在PNPIN结等二极管结构比较容易通过电流注入的方式获得Si0.8Ge0.2/Ge/Si08Ge0.2p-i-nGe主要有以下几个优点：一方面Si0.8Ge0.2/Ge可以构成异质结构，实现对电子和空穴的有Ge层的载流子注入效率；另一方面，Si0.8Ge0.2/Ge具有不同的折射率，也能起到对光的限制作用；此外在实验方面，Si0.8Ge0.2/Ge晶格失配较小，容易从实验上，并且与标准的Si-CMOS工艺相兼容，成本较低。SiGe／Ge／SiGepin设计了Si0.8Ge0.2/Ge/Si0.8Ge0.2p-i-n异质结发光二极管。首先用Silvaco软件对Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-nSiGex.min0x.max=0.5y.min=0y.max=0.2第二区域：SiO2x.min=0.5x.max=1.5y.min=y.max 第三区域 x.min x.max=2y.min=0y.max=0.2第四区域x.min=0.5x.max=1.5y.min y.max= 第五区域：oxidex.min=0x.max y.max 第六区域：Six.min=0x.max=2y.min=0.6y.max ，p、区设计为Si0.8Ge0.22x1020cm-34-1-14-1-1Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n4-1-2Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n异质结构的能带图及对应pnii区载流子浓度发生了变化，从而4-1-2Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n1.0V电压下，Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n异质结构的能带图及对应的载流4-1-31.0V电压下，电子和空穴的准Ge层的导带和价带，因此在这种情况下，大量过剩Ge层中，并且载流子发生了粒子数反转，电子和空穴容易发生辐射4-1-3Si0.8Ge0.2/GeSi0.8Ge0.2p-i-n1.0V从模拟结果可知，Si0.82Ge0.18/Ge/Si0.82Ge0.18p-i-n1.0V层ii区两边的SiGe层起到了限制载流子的作用，有利于Ge实现直接带隙的发光。I-V1VSiGe/Ge/SiGepinIV4-2-34-2-3pinIV0.8V时，二极管才导通。在外加0-4V偏压的情况下的有源区i-Gen(cm-n(cm-n(cm-n(cm-5.175.295.435.535.655.876.064-2-2Gepinipini区电子浓度具有如下特01V左右，电子浓度随着电压的增大而增大，几乎呈现指数增长的趋势（在1V以后，电 )Ge发辐射发光的跃迁 )

(hv)

c(hv)[1

(hv)]

r中的 表室温下Ge直接带的吸收系数，fc(hv)以及fv(hv)表示载流子的分布函数，可以rfc(hv)

E

(hv

f(hv)

]1

v

(hvE

g)

]Rmrmnxmpmn+mpmn、mpEc、Ev、Eg、Fc、Fv分别表示室温下（300K）锗材料的电子有效质量、空穴有效质量、导带底、价带顶、带隙、电子准能级、空穴准能级，为了计算方便，在计算中不考虑表面复合、Auger复合等非辐射复R Wavelength图4-2-3不同注入载流子浓度下Ge的自发图4-2-3为室温条件下，不同注入载流子浓度下Ge的自发谱。通过理论计算 绘制如图3-16所示的归一划的自发发光强度与载流子的浓度关系图。计算了不同掺杂浓度下的自发谱，并8IntensityIntensity420 4-2-44-2-4所示。从图中goatlas#RectanglevsCylindrical#SimulatesasimpleLED#SILVACOInternational1992,1993,1994,1995,2001,2007Rectangle#2umX1umx.meshloc=0.0spacing=0.1x.meshloc=0.5spacing=0.1x.meshloc=1.5spacing=0.1x.meshloc=2.0spacing=0.1y.meshloc=0.0 y.meshloc=0.18spacing=0.1y.meshloc=0.2spacing=0.1y.meshloc=0.6 y.meshloc=1.0 ##(gradedheterojunctionsoutsideofcladdinglayers)regionnum=1x.min=0x.max=0.5y.min=0y.max=0.2 regionnum=2x.min=0.5x.max=1.5y.min=0y.max=0.18Material=SiO2#regionnum=3 regionnum=4x.min=0.5x.max=1.5y.min=0.18 regionnum=5x.min=0x.max=2y.min=0.2y.max=0.6Material=oxideregionnum=6x.min=0x.max=2y.min=0.6y.max=1#grad.34=0.1 x.min=0x.max=0.5y.min=0 name=cathodex.min=1.5 #参杂#douniformconc=2e20p.typeregion=1douniformconc=2e20n.type saveoutf=sancai.str#materialmaterial=Gecopt=5.3e-14augn=3.0e-32augp=7.0e-modelsfermi pleteconsrhaugeroptrprintmodelsregion=4fermiLIspontaneousenssaveoutf=pSiGe_iGe_nSiGe_LED.str#mobilitymaterial=Ge\BN.CVT=1E15BP.CVT=1E15\CN.CVT=2.2E6CP.CVT=1E-10\EN.CVT=1EP.CVT=1\KN.CVT=2KP.CVT=2\FELN.CVT=1E50FELP.CVT=1E50\BETAN.CVT=2BETAP.CVT=2\CSN.CVT=0CSP.CVT=0\GAMN.CVT=0GAMP.CVT=0\MU1N.CVT=0MU1P.CVT=0\PCN.CVT=0PCP.CVT=0\vsatn=6e6vsatp=6e6\egley.pegley.r=2.79#methodgummelmethodnewtonmaxtraps=10solveinitsaveoutf=pSiGe_iGe_nSiGe_LED_ini.strtonyplotpSiGe_iGe_nSiGe_LED_ini.str binationintegrate probename=radiative