silvaco的石墨烯FET仿真

go athena
line x loc=0 spacing=1
line x loc=20 spacing=1
line y loc=0 spacing=0.005
line y loc=0.1 spacing=0.0125
init two.d alum

deposit oxide thickness=0.025 div=2
deposit material=3C-SiC  thickness=0.01 div=2
deposit alum thickness=0.02 div=5
etch alum start x=4 y=-0.055
etch continue x=4 y=-0.035
etch continue x=16 y=-0.035
etch done x=16 y=-0.055
electrode x=1    name=source
electrode x=17  name=drain
structure flip.y
deposit alum thickness=0.1 div=5
electrode x=10 name=gate
structure flip.y

structure outfile=graphene_FET.str 

go atlas
init infile=graphene_FET.str
material material=3C-SiC \
         permitti=3.3 \
         eg300=0 \
	  NC300=3e18 \
	  NV300=3e18 \
	  MUN=1e3 \
	  MUP=1e3 \
	  affinity=4.248 \
	  VSATURATION=3e7
structure outfile=graphene_silicon.str
tonyplot graphene_FET.str
solve init
solve vdrain=0.001 
log outfile=graphene_FET.log
solve vgate=-1 vstep=0.2 vfinal=3 name=gate

tonyplot graphene_FET.log
quit

silvaco的石墨烯FET仿真_第1张图片
silvaco的石墨烯FET仿真_第2张图片
为探究狄拉克点不在0点的原因,使用models print 命令打印能带信息,这里参数稍有不同,是后来把MUN修改的缘故。

CONSTANTS:
 Boltzmann's constant  = 1.38066e-023 J/K
 Elementary charge     = 1.60219e-019 C
 Permitivity in vacuum = 8.85419e-014 F/cm
 Temperature           = 300 K
 Thermal voltage       = 0.025852 V

REGIONAL MATERIAL PARAMETERS:
 Region       :        1         2         3         4         5   
 Material     :   Aluminum      SiO2    SiC-3C  Aluminum  Aluminum 
 Type         :      metal   insulator semicond.   metal     metal  

 Average Composition Fraction 
 X-composition:         0         0         0         0         0 
 Y-composition:         0         0         0         0         0 

 Band Parameters
 Epsilon      :                 3.9       3.3                     
 Eg (eV)      :                             0                     
 Chi (eV)     :                          4.25                     
 Nc (per cc)  :                        3e+018                     
 Nv (per cc)  :                        3e+018                     
 ni (per cc)  :                        3e+018                     

 Bandgap narrowing parameters 
 bgn.e (eV)   :                         0.009                     
 bgn.n (/cc)  :                        1e+017                     
 bgn.c       :                           0.5                     
 ubgn.b       :                      3.1e+012                     
 ubgn.c       :                      3.9e-005                     
 bgn.shnk.me  :                         0.321                     
 bgn.shnk.mh  :                         0.346                     
 bgn.shnk.eps :                          11.7                     
 bgn.shnk.ge  :                            12                     
 bgn.shnk.gh  :                             4                     

 Effective Richardson Constants
 An**         :                          29.2                     
 Ap**         :                          29.2                     

 Incomplete Ionization Parameters
 Gc           :                             2                     
 Gv           :                             4                     
 Ed (eV)      :                         0.044                     
 Ea (eV)      :                         0.045                     

 Recombination Parameters
 taun0        :                        1e-007                     
 taup0        :                        1e-007                     
 etrap        :                             0                     
 nsrhn        :                       -1e+003                     
 nsrhp        :                       -1e+003                     
 ksrhtn       :                        0.0025                     
 ksrhtp       :                        0.0025                     
 ksrhcn       :                        3e-013                     
 ksrhcp       :                     1.18e-012                     
 ksrhgn       :                          1.77                     
 ksrhgp       :                          0.57                     
 nsrhn        :                       -1e+003                     
 nsrhp        :                       -1e+003                     
 augn         :                             0                     
 augp         :                             0                     
 augkn        :                             0                     
 augkp        :                             0                     
 kaugcn       :                     1.83e-031                     #Klaassen’s Temperature-Dependent Auger Model
 kaugcp       :                     2.78e-031                     
 kaugdn       :                          1.18                     
 kaugdp       :                          0.72                     
 aug.cnl      :                      2.2e-031                     
 aug.cpl      :                      9.2e-032                     
 aug.chi      :                     1.66e-030                     
 hns.ae       :                      6.7e-032                     
 hns.ah       :                      7.2e-032                     
 hns.be       :                     2.45e-031                     
 hns.bh       :                      4.5e-033                     
 hns.ce       :                     -2.2e-032                     
 hns.ch       :                     2.63e-032                     
 hns.he       :                          3.47                     
 hns.hh       :                          8.26                     
 hns.n0e      :                        1e+018                     
 hns.p0e      :                        1e+018                     
 copt         :                             0                     

 Band-to-band tunneling Parameters
 mass.tunnel  :                          0.25                     
 me.tunnel    :                         0.243                     
 mh.tunnel    :                         0.243                     

 Thermal Velocities
 vn (cm/s)    :                     2.37e+007                     
 vp (cm/s)    :                     2.37e+007                     

 Saturation Velocities
 vsatn (cm/s) :                        3e+007                     
 vsatp (cm/s) :                        3e+007                     

REGIONAL MODEL FLAGS:
 Region:          1    2    3    4    5 
 SRH                        F            
 consrh                     F            
 klasrh                     F            
 Auger                      F            
 klaaug                     F            
 picaug                     F            
 hnsaug                     F            
 auggen                     F            
 optr                       F            
 bgn(std/kla)               F            
 ubgn                       F            
 bgn.alamo                  F            
 bgn.bennett                F            
 bgn.schenk                 F            
 incomplete                 F            
 bbt                        F            
 bbtauto                    F            
 bbthurkx                   F            
 bbtkane                    F            
 bbtschenk                  F            
 bbtnonlocal                F            
 tat(local)                 F            
 tatnonlocal                F            
 tat(coulombic)             F            
 impact                     F            
 Boltzmann                  T            
 Fermi-Dirac                F            

Gain and Rsp scaling
  Gain scale factor  :         1         1 
  Rsp scale factor   :         1         1 


REGIONAL MOBILITY MODEL SUMMARY:

  Region #3:

    Model for Electrons:

      Concentration Independent Mobility
      @ Temperature =     300 Kelvin 
        mu  = 3000
        tmu = 1.5



    Model for Holes:

      Concentration Independent Mobility
      @ Temperature =     300 Kelvin 
        mu  = 1000
        tmu = 1.5




Contacts:
Name         Num  Work fn    Resist.    Capacit.   Induct.
                   (eV)      (Ohms)     (Farads)   (Henries)
source        1     0.000   0.000E+00  0.000E+00  0.000E+00
drain         2     0.000   0.000E+00  0.000E+00  0.000E+00
gate          3     0.000   0.000E+00  0.000E+00  0.000E+00

上面的BGN参数代表能带变窄参数
silvaco的石墨烯FET仿真_第3张图片

电子亲和势也受能带变窄参数的影响
在这里插入图片描述
在ATLAS的用户手册,对于能带对齐有详细的解释。在MATERIAL语句中可以使用ALIGN命令导带边突变为两种材料的带隙差的ALIGN倍。就像下面展示的一样
在这里插入图片描述
这里的 E g 1 E_{g1} Eg1是仿真模型中带隙最小的材料的带隙,具体的情况参考ATLAS用户手册5.3节。 如果不指定ALIGN,那么ATLAS会用默认的亲和势规则进行能带突变处理:
silvaco的石墨烯FET仿真_第4张图片
下面是一个能带突变的例子
silvaco的石墨烯FET仿真_第5张图片
通过修改亲和势,可以改变狄拉克点的位置

	  affinity = 6

改变后的曲线
silvaco的石墨烯FET仿真_第6张图片

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