# (c) Silvaco Inc., 2018
go atlas
# GaN LED Device Simulation
# Blue single-quantum well LED
# Parameter used for this blue SQW LED
#############################################################################
# Epilayer # Material # Type # Thickness # Doping # Mobility #
# # # p or n # [nm] # [cm-3] # [cm2/V-s] #
#############################################################################
# n-Buffer # GaN # - # 30 # - # 100 #
# n-Contact # GaN # n # 4000 # 1e18 # 100 #
# n-Contact # In0.2GaN # - # 3 # - # 100 #
# p-Emitter # Al0.2GaN # p # 100 # 1e19 # 10 #
# p-Contact # GaN # p # 500 # 1e19 # 10 #
#############################################################################
#运行atlas
# width for 1 Dimensional Structure conversion to A/cm^2
mesh width=1e8
# 代表仿真得到的电流密度由一维的A/um变为二维的A/cm2,其中width代表未定义的另一维度,默认值1um
x.mesh loc=0.0 spac=0.5
# loc表示网格线的位置,spac代表此网格线左右的网格疏密设置,对于参数剧烈变化的位置,应设置较密集的网格
x.mesh loc=1.0 spac=0.5
#
y.mesh loc=-5.00 spac=1.0
y.mesh loc=-0.65 spac=0.005
y.mesh loc=-0.603 spac=0.0002
y.mesh loc=-0.600 spac=0.0002
y.mesh loc=-0.55 spac=0.005
y.mesh loc=-0.5 spac=0.001
y.mesh loc=-0.0 spac=0.1
#划分网格
region num=1 material=GaN y.max=-0.603 substrate
# 可用x.min x.max y.min y.max定义区域
# 可对不同region设置同一num,实现用矩形拼接不规则多边形
# 定义substrate可用于后续的应力仿真
region num=2 material=InGaN y.max=-0.6 y.min=-0.603 x.comp=0.20 \
name=well qwell led well.ny=50
# x.comp-掺杂的阳离子组分,y.comp-掺杂的阴离子组分
# name=well-定义此region名字为well,便于后续调用,起label作用
# qwell定义此region为光电仿真中的量子阱层,for EL谱
# led定义此层为发光层,for EL谱
# well.ny-量子阱层中y方向的网格点数目
region num=3 material=AlGaN y.max=-0.5 y.min=-0.6 x.comp=0.2
region num=4 material=GaN y.min=-0.5
#根据器件结构,定义材料分区
electrode name=anode bottom
electrode name=cathode top
#电极设置
# p type is Mg
# n type is Si
doping region=4 uniform p.type conc=1e19
# uniform-恒定掺杂,此时必须给定掺杂类型和掺杂浓度
doping region=3 uniform p.type conc=1e19
doping region=1 uniform n.type conc=1e18
#掺杂设置
models calc.strain polarization polar.scale=1.0
# GaN类,因存在内建电场,需要进行极化模型设置
# calc.strain-压电极化,polarization-自发极化,polar.scale-自发和压电极化的比例因子,在实际曲线拟合中可调节,默认值1.0
models fermi ^incomplete consrh auger optr print k.p
# 定义全区域
# fermi和incomplete表示Fermi-Dirac carrier statistics及incomplete ionization of impurities?
# consrh-寿命依赖于浓度的SRH,consrh auger optr-两个非辐射复合和一个general辐射复合模型
# print-打印所有模型的状态、各种系数和常量
# k.p-载流子的漂移和扩散模型
models region=2 k.p chuang spontaneous lorentz
# 定义阱区
# chuang等同于WZ.KP,一种辐射率模型,同类于optr
# spontaneous-辐射复合速率,关联WZ.KP和k.p
# lorentz-洛伦兹增益展宽,参数可单独定义,如下# Lorentz Broaden factor?
#仿真模型设置
material material=GaN taun0=1e-9 taup0=1e-9 copt=1.1e-8 \
augn=1.0e-34 augp=1.0e-34
# taun0和taup0表示SRH的电子和空穴的寿命
# copt-光学复合率,因models的optr的出现而定义
# augn和augp表示俄歇复合中的俄歇系数
material material=AlGaN taun0=1e-9 taup0=1e-9 copt=1.1e-8 \
augn=1.0e-34 augp=1.0e-34
material material=InGaN taun0=1e-9 taup0=1e-9 copt=1.1e-8 \
augn=1.0e-34 augp=1.0e-34
# Lorentz Broaden factor
# 带内散射引起的谱线展宽
material well.gamma0=30e-3
# 在实际曲线拟合中可调节,默认值2e-3
material edb=0.080 eab=0.101
# edb-施主能级,eab-受主能级,对应于models的incomplete所需参数
mobility mun0=100 mup0=10
# mun0-电子迁移率;mup0-空穴迁移率
#材料参数设置(根据模型需要,设置对应的材料参数)
output con.band val.band band.param charge polar.charge e.mobility \
h.mobility u.srh u.radiative u.auger permi
# con.band-导带边;val.band-价带边;band.param-Eg ni Nc Nv等能带参数;charge-净电荷;polar.charge-极化电荷;u.srh-复合中的SRH部分;permi-介电常数
#output(定义需求参数,后续可保存在输出文件中)
method climit=1e-4 maxtrap=10
# climit-浓度归一化因子,表示数值分析中的误差测量,默认值1e4;maxtrap-在出现发散时重复陷阱过程的次数,设置范围1-10,默认值4
#数值分析
solve init
# 设置所有电压为0,若没有此设置,则系统会自动插入
solve prev
# 指定前面的解作为初始近似
save outf=ledex01_1.str
# 保存输出文件
#零偏压下,初始解(solve+save,save保存solve的最后一个run)
probe name=Recombination integrate recomb
# name-命名用于后续tonyplot的数据处理;integrate-积分,可用x.min x.max y.min y.max region等定义积分范围;recomb-净复合速率
probe name=Radiative integrate radiative rname=well
# radiative-辐射复合速率;rname-region name=well?
#对output的值进行处理和计算,并且一并保存在输出文件中
log outf=ledex01.log
solve vstep=0.05 vfinal=3.5 name=anode
save outf=ledex01_3p5.str
save spectrum=ledex01_3p5.spc lmin=0.40 lmax=0.50 nsamp=100
# solve的过程保存在log文件中,.str保存结构文件,.spc保存光谱文件
solve vstep=0.05 vfinal=4.0 name=anode
save outf=ledex01_4p0.str
save spectrum=ledex01_4p0.spc lmin=0.40 lmax=0.50 nsamp=100
#
solve vstep=0.05 vfinal=5.0 name=anode
save outf=ledex01_5p0.str
save spectrum=ledex01_5p0.spc lmin=0.40 lmax=0.50 nsamp=100
#
#偏压下,器件的电学特性仿真
# V-I Curve
tonyplot ledex01.log -set ledex01_0.set
# I-L Curve
tonyplot ledex01.log -set ledex01_1.set
# EL Intensity at 3.5V, 4.0V and 5.0V
tonyplot -overlay ledex01_3p5.spc ledex01_4p0.spc ledex01_5p0.spc -set ledex01_2.set
extract init infile="ledex01_3p5.str"
extract name="Electron" curve(depth,impurity="Electron Conc" material="All" \
x.val=0.5) outfile="ledex01_3p5_Electron.dat"
# x=0.5的截线上,全区域内,电子浓度分布随y的变化,结果保存在.dat文件
extract name="Electron" curve(depth,impurity="Hole Conc" material="All" \
x.val=0.5) outfile="ledex01_3p5_Hole.dat"
# 从.str .log等输出文件的仿真结果中提取感兴趣的信息,也可在.str后,由tonyplot模块中提取。
extract init infile="ledex01_4p0.str"
extract name="Electron" curve(depth,impurity="Electron Conc" material="All" \
x.val=0.5) outfile="ledex01_4p0_Electron.dat"
extract name="Electron" curve(depth,impurity="Hole Conc" material="All" \
x.val=0.5) outfile="ledex01_4p0_Hole.dat"
extract init infile="ledex01_5p0.str"
extract name="Electron" curve(depth,impurity="Electron Conc" material="All" \
x.val=0.5) outfile="ledex01_5p0_Electron.dat"
extract name="Electron" curve(depth,impurity="Hole Conc" material="All" \
x.val=0.5) outfile="ledex01_5p0_Hole.dat"
tonyplot -overlay ledex01_3p5_Electron.dat ledex01_3p5_Hole.dat ledex01_4p0_Electron.dat ledex01_4p0_Hole.dat ledex01_5p0_Electron.dat ledex01_5p0_Hole.dat -set ledex01_3.set
#图形化显示信息,包括直接输出量 I V L等(整体),也包括extract提取出来的信息(局部空间的参数变化情况)
quit
#结束程序
#备注
#output和probe用于得到仿真需要的参数;extract用于提取仿真结果中感兴趣的部分。
#了解框架,(mesh-region-electrode-doping-model-material-(output)-(probe))(-method-initial-solve-(extract)-tonyplot)
#熟悉各statement,包括mesh region electrode doping model material output probe method solve save log(参考atlas_users),extract(参考deckbuild_users),tonyplot(参考tonyplot_users),了解其常用语法,其它的用到了再去查就可以。
#了解LED的常用模型(原理依据?),常用数值分析方法,常用参数及其提取方式。如何导入新材料信息?
#需要看atlas_users的chapter2 chapter12 chapter6 chapter3?
#絮絮叨叨看完example01,继续继续…
#(说明:只用于个人学习,不用于任何商业用途)