طراحی و شبیه سازی مونتکارلو دیود نیمه هادی ترکیبی III–V

نظر به اهمیت ساز و کار پیوند p-n نیمه هادی های ترکیبی گروه سوم و پنجم جدول تناوبی در ساخت انواع افزاره های نیمه رسانا، در این تحقیق، هدف، مدل سازی و شبیه سازی مونت کارلو دیود p-n گالیوم آرسناید است. در این راستا، روش های مدل سازی مبتنی بر معادلات دیفرانسیلی (دریفت-دیفیوژن و هیدرودینامیک) و روش مبتنی بر ذره مونت کارلو، مطالعه و نقاط قوت و ضعف هر یک مورد بررسی قرار گرفتند. نهایتا، با توجه به برتری روش مونت کارلو در شبیه سازی دقیق رفتار تکتک ابرذرات نسبت به دیگر روش ها، از این الگوریتم، در مدل سازی پیوند دیودی استفاده شد. در نرم افزار طراحی شده، ابر ذرات، حین حرکت در طول افزاره، در هر گام شبیه سازی تحت تاثیر انواع فرآیندهای پراکندگی و نیز میدان الکتریکی خارجی قرار گرفته و انرژی و اندازه حرکت آنها در گام های متوالی بر اساس الگوریتم مونتکارلو محاسبه می گردد. سپس با استفاده از اطلاعات مربوط به نحوه توزیع غلظت ذرات، معادله ی پواسن پس از گسسته سازی با استفاده از الگوریتم گامل حل شده تا توزیع پتانسیل و میدان الکتریکی در طول قطعه حاصل شوند. در این تحقیق، مقادیر حاصل از روابط ریاضی، دقت نتایج حاصل از شبیه سازی مونت کارلو را تصدیق می کنند. از جمله مشخصه های الکتریکی و الکترونیکی استخراج شده از پیوند دیودی p-n عبارتاند از: توزیع غلظت، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی و منحنی ولتاژ-جریان. از محیط برنامه نویسی متلب به منظور انجام شبیه سازی استفاده شده است.

Keywords:

دیود p-n گالیومآرسناید , الگوریتم مونتکارلو , ناحیه تخلیه , ابر ذره , فرآیند رانش-پراکندگی