comsol案例——肖特基接触

半导体仿真

肖特基接触

本篇模拟了由沉积在硅晶片上的钨触点制成的理想肖特基势垒二极管的行为。将从正向偏压下的模型获得的所得J-V（电流密度与施加电压）曲线与文献中发现的实验测量进行比较

介绍

当金属与半导体接触时，在接触处形成势垒。这主要是金属和半导体之间功函数差异的结果。在该模型中，理想的肖特基接触用于对简单的肖特基势垒二极管的行为进行建模。使用“理想”这个词意味着在这里，表面状态，图像力降低，隧道和扩散效在界面处计算半导体与金属之间传输的电流应被忽略。

注意，理想的肖特基接触的特征在于热离子电流，其主要取决于施加的金属- 半导体接触的偏压和势垒高度。这些接触通常发生在室温下掺杂浓度小于1×1016 cm-3的非简并半导体中。

模型定义

该模型模拟钨 - 半导体肖特基势垒二极管的行为。图1显示了建模设备的几何形状。它由n个掺杂的硅晶片（Nd = 1E16cm-3）组成，其上沉积有钨触点。该模型计算在正向偏压（0至0.25V）下获得的电流密度，并将所得到的J-V曲线与参考文献中给出的实验测量进行比较。该模型使用默认的硅材料属性以

及一个理想的势垒高度由下列因素定义：

ΦB=Φm-χ0（1）

其中ΦB是势垒高度，Φm是金属功函数，χ0是半导体的电子亲和力。选择钨触点的功函数为

Φm = 4,72V （2）

其中势垒高度为ΦB= 0.67V。

结果与讨论

图2显示了使用我们的模型（实线）在正向偏压下获得的电流密度，并将其与参考文献中给出的实验测量进行比较ref. 1（圆）。

半导体仿真

建模说明

从文件菜单中，选择新建NEW。

N E W

1在“新建”窗口中，单击“模型向导”。

MODEL WIZARD

1 在模型向导窗口，选择2D轴对称

22在选择物理树中，选择半导体>半导体（semi）。

3单击添加。

4点击研究。

5在“选择”树中，选择“预设研究”>“稳态”。

6单击完成。

D E F I N I T I O N S

参数

1在“模型”工具栏上，单击“参数”。

2在“参数”的“设置”窗口中，找到“参数”部分。3在表格中，输入以下设置：

选择um做长度单位

半导体仿真

G E O M E T R Y 1

1在“模型构建器”窗口中的“组件1”（comp1）下单击“几何1”。

2在“几何”的“设置”窗口中，找到“单位”部分。

3从长度单位列表中，选择μm。

矩形1（r1）

1在“几何”工具栏上，单击“基元”，然后选择“矩形”。

2在“矩形”的“设置”窗口中，找到“大小”部分。

3在宽度文本字段中，键入w。

4在“高度”文本字段中，键入th。

5右键单击组件1（comp1）>几何1>矩形1（r1），然后选择复制。

创建另一个矩形，以便解决Schottky附近的耗尽区联系。

矩形2（r2）

1在“矩形”的“设置”窗口中，找到“尺寸”部分。

2在“高度”文本字段中，键入1 [um]。

3找到位置部分。在z文本字段中，键入th-1 [um]。

4在“几何”工具栏上，单击“全部生成”。

创建一个积分耦合变量。这将用于在边界显示正常的电流密度。

D E F I N I T I O N S

整合1（intop1）

1在“定义”工具栏上，单击“组件耦合”，然后选择“集成”。

2单击图形工具栏上的缩放框按钮。

3在“集成”的“设置”窗口中，找到“源选择”部分。

4从“几何”实体级别列表中，选择“边界”。

5仅选择边界5。

加载硅的材料特性。

A D D M A T E R I A L

1在“模型”工具栏上，单击“添加材料”以打开“添加材料”窗口。

2转到添加材质窗口。

3在树中，选择半导体>硅- 硅。

4单击窗口工具栏中的添加到组件。

5在“模型”工具栏上，单击“添加材料”以关闭“添加材料”窗口。

S E M I C O N D U C T O R（S E M I）

将晶格温度设置为T0。

半导体材料模型1

1在“模型构建器”窗口中，展开组件1（comp1）>半导体（半）节点，然后单击半导体材料模型1。

2在“半导体材料模型”的“设置”窗口中，找到“模型输入”部分。

3在T文本字段中，键入T0。

添加掺杂模型。保持默认值，即杂质浓度为n型1E-16 cm -3

分析掺杂模型1

1在“物理”工具栏上，单击“域”，然后选择“解析析掺杂模型”。

2在“解析析掺杂模型”的“设置”窗口中，找到“域选择”部分。

3从“选择”列表中，选择“所有域”。

4找到杂质部分。从杂质类型列表中，选择工体掺杂（n型）

半导体仿真

（n型）。

5在“物理”工具栏上，单击“边界”并选择“金属接触”。

添加理想的肖特基接触。将金属功函数设为phim，施加电压为Va。

金属接触1

1仅选择边界5。

2在“Metal Contact”的“设置”窗口中，找到“Contact Type”部分。

3从“类型”列表中，选择“理想肖特基”。

4找到终端部分。在V0文本字段中，键入Va。

5找到“接触属性”部分。在Φ文本字段中，键入phim。

6在物理工具栏上，单击边界并选择金属接触。

将硅晶片的欧姆面上的电位设置为V = 0V

金属接触2

1单击图形工具栏上的缩放范围按钮。

2单击图形工具栏上的缩放框按钮。

3单击图形工具栏上的缩放框按钮。

4仅选择边界2。

5单击图形工具栏上的缩放范围按钮。

映射1

1在“模型构建器”窗口中，在组件1（comp1）下，右键单击“网格1”，然后选择“映射”。2在“映射”的“设置”窗口中，找到“域选择”部分。

3从“几何”实体级别列表中，选择“整体几何”。

4右键单击组件1（COMP1）>筛网1>映射1，选择分配。沿着顶部矩形的厚度添加细网格，耗尽区域将发生分布。

分布1

1仅选择边界3和7。

2在“分布”的“设置”窗口中，找到“分布”部分。

3从“分布属性”列表中，选择“预定义分布”类型。

4在元素数字文本字段中，键入50。

5在“元素比例”文本字段中，键入10。

6选择反向复选框。

分布2

1右键单击映射1并选择“分布”。

2仅选择边界1和6。

3在“分布”的“设置”窗口中，找到“分布”部分。

4从“分布属性”列表中，选择“预定义分布类型”。

5在“元素数量”文本字段中，键入200。

6在元素比例文本字段中，键入10。

7选择“对称分布”复选框。

8单击图形工具栏上的缩放范围按钮。

分布3

1右键单击映射1并选择“分布”。

2仅选择边界5。

3在“分布”的“设置”窗口中，找到“分布”部分。

4在元素数字文本字段中，键入50。

半导体仿真

5在“模型构建器”窗口中，右键单击“网格1”，然后选择“全部构建”。

S T U D Y 1

步骤1：稳态

为'Va'参数设置辅助延续扫描

1在“模型构建器”窗口中，展开“研究1”节点，然后单击“步骤1：稳态”

2在“稳态”的“设置”窗口中，单击以展开“研究扩展”部分。

3查找学习扩展部分。选择辅助扫描复选框。

4单击添加。

5单击范围。

6在“范围”对话框中，在“开始” …… 此处隐藏：2314字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……