Points forts de COMSOL Multiphysics^® 6.0

Nouveautés du module Semiconductor

Pour les utilisateurs du module Semiconductor, la version 6.0 de COMSOL Multiphysics^® comprend une fonctionnalité de transition entre des niveaux d'énergie de piégeage discrets, la possibilité d'ajouter une résistance de contact aux contacts métalliques et une nouvelle fonctionnalité de source de chaleur aux hétérojonctions pour la modélisation thermique. Vous trouverez ci-dessous des informations détaillées sur les mises à jour du module Semiconductor.

Transition entre niveaux discrets

Une nouvelle fonction Transition entre niveaux discrets est disponible en tant qu'attribut des trois fonctions de recombinaison assistée par piège (domaine, frontière et hétéro-interface) lorsque l'option de piège explicite est sélectionnée et que plus d'un niveau d'énergie de piège discret est créé. Cette fonctionnalité vous permet de spécifier la durée de vie de la désintégration entre les niveaux de piégeage et de simuler la transition entre les niveaux quantifiés des puits quantiques et/ou des points quantiques en les traitant comme des niveaux de piégeage. Vous pouvez voir cette nouvelle fonctionnalité dans le modèle tutoriel Cellule solaire avec points quantiques d'InAs incorporés dans des puits quantiques d'AlGaAs/GaAs.

Modèle de cellule solaire utilisant la nouvelle caractéristique de transition pour modéliser la transition entre le puits quantique et les points quantiques.

Résistance de contact

Une nouvelle option Résistance de contact a été ajoutée à la condition limite Contact métallique pour les types de contact Ohmique et Schottky et les cinq modes de commande : tension, courant, puissance, courant de circuit et tension de circuit. Cette fonctionnalité peut être activée en cochant la case Résistance du contact (désactivée par défaut) dans la fenêtre de réglages. Cela permet une modélisation plus réaliste et plus pratique des contacts métalliques. Le modèle tutoriel Modèle de résistance à pont croisé de Kelvin pour l'extraction de la résistivité spécifique de contact illustre cette nouvelle option.

Potentiel électrique (couleur) et densité de courant (flèches et lignes de courant) d'une résistance en pont de Kelvin croisé pour la mesure de la résistance de contact.

Modèle de mobilité unifiée de Klaassen (LIC)

L'interface Semiconducteur comprend désormais une fonction modèle de mobilité unifié de Klassen (parfois appelée modèle de mobilité unifié de Philips) disponible via le nœud Modèle de matériau semi-conducteur. Dans ce modèle, la mobilité totale des porteurs est donnée en combinant les effets de diffusion du réseau (L), du donneur (I), de l'accepteur (I) et du porteur-porteur (C). Ce modèle de mobilité inclut également le blindage des impuretés par les porteurs de charge et le regroupement des impuretés à des niveaux de dopage élevés. Les modèles tutoriels Trench-Gate IGBT 3D et Trench-Gate IGBT 2D présentent tous deux cette nouvelle fonctionnalité.

Modèle d'un IGBT incorporant la fonctionnalité Modèle de mobilité unifié de Klaassen.

Source de chaleur aux hétérojonctions

La contribution du chauffage par effet Joule aux sources de chaleur aux limites des hétérojonctions a été incluse dans les variables intégrées de l'interface Semiconducteur. Cela facilite l'analyse thermique couplée des hétérostructures.

Nouveau solveur par défaut

Une nouvelle séquence de solveur suggérée par la physique a été ajoutée à l'interface Semiconducteur afin de rationaliser la configuration de l'étude pour les modèles avec mobilité dépendant du champ et/ou génération d'ionisation par impact. Ces modèles existants de la bibliothèque d'applications sont maintenant plus efficaces avec cette nouvelle séquence de solveur :

• mosfet_with_mobility_models
• lombardi_surface_mobility
• caughey_thomas_mobility
• insb_pfet_density_gradient
  
  

Fonctionnalités de piégeage

Une nouvelle option permettant de spécifier des taux de capture d'électrons et de trous supplémentaires a été ajoutée à l'attribut Niveau d'énergie discret pour les fonctionnalités de recombinaison assistée par piège (domaine, frontière et hétéro-interface), lorsque l'option de piège explicite est sélectionnée. La fonctionnalité Niveaux d'énergie continus a été améliorée en élargissant la plage des niveaux d'énergie de piégeage en dehors de la bande interdite et en permettant à la probabilité de capture de dépendre du niveau d'énergie de piégeage. La fonction de piégeage pour la formulation densité-gradient a été améliorée avec la nouvelle option de résolution de l'occupation du piège (par opposition au niveau de Fermi du piège).

Modèles de mobilité

Le Modèle de mobilité de Caughey-Thomas a été amélioré grâce à plusieurs nouvelles options pour la formulation des forces motrices, ce qui ajoute de la polyvalence pour les utilisateurs intéressés par différents types de forces motrices.

Contacts métalliques

Une nouvelle variable globale intégrée pour la densité de courant moyenne aux bornes a été ajoutée pour la condition aux limites Contact métallique, ce qui permet d'obtenir des quantités de sortie indépendantes de l'échelle à des fins de comparaison.

Modèles tutoriels nouveaux et mis à jour

La version 6.0 de COMSOL Multiphysics^® apporte plusieurs modèles tutoriels nouveaux et mis à jour au module Semiconductor.

Hystérésis induite par les pièges de surface dans un FET à nanofils d'InAs, analyse en gradient de densité

Comportement d'hystérésis de la conductance en fonction de la tension de grille due aux pièges de surface.

Nom de l'application:
inas_nanowire_traps_hysteresis_density_gradient
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Un modèle de résistance en pont de Kelvin croisé pour l'extraction de la résistivité spécifique de contact

Potentiel électrique (couleur) et densité de courant (flèches et lignes de courant) de la résistance en pont de Kelvin croisé.

Nom de l'application:
cross_bridge_kelvin_resistor_contact_resistivity
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Une cellule solaire avec des points quantiques d'InAs incorporés dans des puits quantiques d'AlGaAs/GaAs

Occupation des états des points quantiques en fonction de la puissance lumineuse à 1300 nm pour trois niveaux différents de puissance lumineuse à 780 nm.

Nom de l'application:
dot_in_well_solar_cell
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IGBT à grille en tranchée 2D

Densité d'électrons (couleur), ligne de courant de densité d'électrons (gris), et ligne de courant de densité de trous (noir) dans la région MOS de l'IGBT.

Nom de l'application:
trench_gate_igbt_2d
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IGBT à grille en tranchée 3D

Densité d'électrons (tableau de couleurs Prisme), ligne de courant de densité d'électrons (bleu clair) et ligne de courant de densité de trous (jaune) dans la région MOS de l'IGBT.

Nom de l'application:
trench_gate_igbt_3d
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MOSCAP 1D

Courbes C-V pour les cas basse fréquence et haute fréquence d'un condensateur métal-oxyde-silicium. Ce modèle a été étendu pour montrer comment calculer la capacité différentielle en utilisant des contacts métalliques où la charge terminale n'est pas facilement disponible.

Nom de l'application:
moscap_1D
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MOSCAP 1D en petits signaux

Courbes C-V pour les cas basse et haute fréquence d'un modèle 1D simple d'un condensateur métal-oxyde de silicium. Ce modèle a été étendu pour montrer comment calculer la capacité différentielle en utilisant des contacts métalliques où la charge terminale n'est pas facilement disponible. Le maillage a également été amélioré pour un meilleur compromis entre l'erreur de discrétisation et l'erreur d'arrondi.

Nom de l'application:
moscap_1d_small_signal
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Effets de pièges à l'interface d'un MOSCAP

La capacitance calculée du terminal (Cm) et la conductance parallèle équivalente (Gp) en fonction de la tension de grille (Vg) montrent le même comportement qualitatif avec des amplitudes comparables aux données expérimentales. Le maillage de ce modèle a été amélioré pour un meilleur compromis entre l'erreur de discrétisation et l'erreur d'arrondi.

Nom de l'application:
moscap_1d_interface_traps
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Analyse thermique d'un transistor bipolaire

Tension et courants des porteurs pour un transistor bipolaire fonctionnant en configuration active-forward (en haut), ainsi que la distribution de température et le flux de chaleur correspondants (en bas). Ce modèle a été mis à jour pour utiliser les éléments de température et de source de chaleur disponibles dans les menus déroulants pour les couplages de température et de source de chaleur, au lieu de saisir manuellement les variables correspondantes.

Nom de l'application:
bipolar_transistor_thermal
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