AlGaN分極ドーピングシミュレータ
AlGaN 分極・組成傾斜コンタクト設計ツール v6
| パラメータ | 値 |
|---|
圧電分極は e31, e33, C13, C33 と格子定数 a から計算します。c格子定数も表示し、面外歪みから strained-c を計算しています。
計算全体の流れ
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Al組成プロファイルの作成
開始組成 xstart と終了組成 xend から、傾斜層内の Al 組成 x(z) を線形補間します。 -
材料物性値の補間
x(z) に対して Vegard 則を用い、a(x), c(x), e31(x), e33(x), C13(x), C33(x), Psp(x), Eg(x), χ(x), NC(x), NV(x) を求めます。 Eg には bowing parameter を含めます。 -
基準格子と歪みの計算
基準格子 Al 組成 xref から aref を求め、 緩和率 R を用いて面内歪みをεxx = (1−R)[aref−a(x)] / a(x)と計算します。面外歪みはεzz = −2(C13/C33)εxxです。R=0 は完全 coherent、R=1 は完全緩和を表します。 -
自発分極の計算
GaN と AlN の自発分極を組成補間し、 Psp(z) を求めます。 -
圧電分極の計算
圧電定数と歪みからPpz = 2e31εxx + e33εzzを計算します。「圧電分極を含める」をOFFにした場合は Ppz=0 とします。 -
全分極と分極ドーピング濃度
Ptotal = Psp + Ppzとし、ρpol = −dPtotal/dzNpol = ρpol/qから、組成傾斜による符号付き分極等価ドーピング濃度を求めます。 -
ドナー・アクセプターの導入
入力したドナー濃度 ND、アクセプター濃度 NA と活性化率から、 ND+、NA− を求めます。 局所電荷中性条件はn − p = ND+ + Npol − NA−です。 -
電子濃度 n と正孔濃度 p の計算
局所電荷中性条件とnp = ni2を連立して、n(z) と p(z) をともに正の値として計算します。 符号付き実効キャリア濃度nsigned = n − pを用い、nsigned>0 を n型、 nsigned<0 を p型と判定します。 -
バンドプロファイルの計算
非縮退近似でEC−EF = kT ln(NC/n)EF−EV = kT ln(NV/p)を用いて EC, EV を求めます。 平衡状態では EF=0 eV を基準として水平に表示します。 -
金属接触障壁の概算
金属仕事関数 ΦM と電子親和力 χ(x) から、 Schottky-Mott 近似ΦBn = ΦM − χにより局所障壁高さを概算します。 -
シリーズ計算とCSV出力
終了Al組成、基準格子組成、傾斜厚さ、ND、NA、緩和率などを掃引できます。 CSVには計算条件、モデル物性値、格子定数、歪み、 Psp, Ppz, Ptotal, Npol, n, p, n−p, EC, EV を保存します。
モデル上の注意
現在のモデルは、c面 AlGaN、線形組成傾斜、Vegard則、局所電荷中性、 非縮退 Boltzmann 統計を用いた設計探索モデルです。 高濃度縮退領域では Fermi–Dirac 統計、空乏層や界面近傍のバンド曲がりには 自己無撞着 Poisson 計算が必要です。 また、実際の金属/AlGaN接触では Fermi-level pinning、MIGS、TFE/FE、 DX-like state、欠陥・界面反応なども接触抵抗に影響します。
