Модуль «Полупроводники» для программы COMSOL Multiphysics®

Модуль «Полупроводники» расширяет возможности базовой платформы COMSOL Multiphysics^®, добавляя в нее инструменты для моделирования полупроводниковых систем и устройств в рамках макроскопического дрейфово-диффузионного описания или в формализме квантовой механики.

Макроскопическое описание основано на совместном решении электростатики и транспортных уравнений переноса электронов и дырок в полупроводниковом материале. Доступно использование различных статистик носителей, моделей подвижности, инструментов задания и учета рекомбинации и генерации, оптических переходов, ионизации, сужения запрещенных зон, туннелирования и т.п. Инструменты программы также позволяют учитывать мультифизические тепловые, электрокинетические и оптоэлектронные эффекты при работе таких устройств. В последних обновлениях пакета добавили возможность учитывать квантовые эффекты в рамках дрейфово-диффузионного описания с помощью дискретизации Density-Gradient.

Квантово-механическое описание основано на решении уравнения Шредингера и позволяет рассчитывать энергии связанных состояний и их затухание, определять коэффициенты отражения/прохождения, оценивать резонансное туннелирование и ширину запрещенной зоны сверхрешеток для заданных конфигураций потенциальных ям или барьеров различной формы, а также с учетом влияния силы Лоренца. Электростатический расчет потенциальных барьеров можно проводить в явном виде в самосогласованном с решением уравнения Шредингера мультифизическом режиме.

Области применения модуля «Полупроводники»:

• p-n переходы и гетеропереходы;
• p-n диоды, p-i-n диоды, диоды Шоттки;
• полевые транзисторы и конденсаторы;
• биполярные транзисторы;
• фотоэлементы, светодиоды и фотодиоды;
• квантовые ямы, нити, барьеры, точки и конденсаты.