COMSOL Multiphysics^® 6.0 发布亮点

半导体模块更新

COMSOL Multiphysics^® 6.0 版本为“半导体模块”的用户引入了离散陷阱能级之间跃迁、向金属接触添加接触电阻，以及用于热建模的新异质结热源等新功能。请阅读以下内容，进一步了解“半导体模块”的更新。

离散能级之间的跃迁

选择显式陷阱选项并创建多个离散陷阱能级后，新增的离散能级之间的跃迁 特征可用作三个陷阱辅助复合特征（域、边界和异质界面）的属性。借助此特征，您可以指定陷阱能级之间的衰减寿命，并通过将量子阱和/或量子点视为陷阱能级来模拟量子阱和/或量子点的量化能级之间的跃迁。您可以在在 AlGaAs/GaAs 量子阱中嵌入 InAs 量子点太阳能电池教学案例中查看这一新特征的应用演示。

太阳能电池模型，使用新增的跃迁特征模拟包含的量子阱与量子点之间的跃迁。

接触电阻

欧姆接触和肖特基接触类型以及所有五种驱动模式（电压、电流、功率、电路电流和电路电压）的金属接触 边界条件中添加了一个新的接触电阻 选项。您可以通过选中“设置”窗口中的接触电阻 复选框（默认情况下禁用）来启用此特征，从而对金属接触进行更真实、更方便的建模。用于提取比接触电阻率的跨桥开尔文电阻器模型教学案例演示了这个新选项。

用于接触电阻测量的跨桥开尔文电阻器的电势（彩色）和电流密度（箭头和流线）。

Klaassen 统一迁移率模型 (LIC)

半导体 接口现在包含一个 Klaassen 统一迁移率模型 特征（有时称为“Philips 统一迁移率模型”），可通过半导体材料模型 节点使用。在该模型中，总载流子迁移率通过结合晶格 (L)、施主 (I)、受主 (I) 和载流子-载流子 (C) 散射效应给出。该迁移率模型还支持通过载流子筛选杂质以及高掺杂水平下杂质的聚集。沟槽栅 IGBT 三维模型和沟槽栅 IGBT 二维模型教学案例都演示了这一新功能。

IGBT 模型，包含 Klaassen 统一迁移率模型 特征。

异质结热源

焦耳热对异质结边界热源的贡献现已包含在半导体 接口的内置变量中。如此一来，用户可以更轻松地对异质结构进行耦合热分析。

新增的默认求解器

半导体 接口中添加了新的物理场建议求解器序列，以简化具有场相关迁移率和/或碰撞电离生成的模型的研究设置。以下现有的“案例库”模型现在使用新的求解器序列更加高效：

• mosfet_with_mobility_models
• lombardi_surface_mobility
• caughey_thomas_mobility
• insb_pfet_density_gradient
  
  

重用参数化特征值问题的解

现在可以在求解参数化特征值问题时选择起始矢量。对于解随参数变化而平滑变化的特征值问题，这一功能可以节省计算时间。您可以在使用薛定谔-泊松方程 接口的模型中找到这样的示例。将特征值搜索方法 设置为手动 后，通常可以将迭代次数减少至少 50%。

陷阱特征

选择显式陷阱选项后，陷阱辅助复合特征（域、边界和异质界面）的离散能级 属性现在包含一个新选项，用于指定额外的电子和空穴捕获率。连续能级 特征已通过将陷阱能级的范围扩展到带隙之外并允许捕获率取决于陷阱能级得到了增强。密度梯度公式的陷阱特征已通过求解陷阱占有率（与陷阱费米能级相反）的新选项得到了增强。

迁移率模型

Caughey-Thomas 迁移率模型 已通过多个新增的驱动力公式选项得到了增强，为对不同类型驱动力感兴趣的用户添加了多功能性。

金属接触

新版本为金属接触 边界条件添加了一个新的内置全局变量，用于平均终端电流密度，便于获得与比例无关的输出量，以便进行比较。

新的和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics^® 6.0 版本的“半导体模块”引入了许多新的和更新的教学案例。

InAs 纳米线场效应晶体管中的表面陷阱诱导滞回特性，密度梯度分析

由于表面陷阱引起的电导与栅压之间的滞回特性。

“案例库”标题：
inas_nanowire_traps_hysteresis_density_gradient
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用于提取比接触电阻率的跨桥开尔文电阻器模型

跨桥开尔文电阻器的电势（彩色）和电流密度（箭头和流线）。

“案例库”标题：
cross_bridge_kelvin_resistor_contact_resistivity
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在 AlGaAs/GaAs 量子阱中嵌入 InAs 量子点太阳能电池

三种不同的 780 nm 光功率水平下捕获的量子点状态，然后随 1300 nm 光功率的变化曲线。

“案例库”标题：
dot_in_well_solar_cell
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沟槽栅 IGBT 二维模型

IGBT MOS 区的电子密度（彩色）、电子流密度流线（灰色）和空穴电流密度流线（黑色）。

“案例库”标题：
trench_gate_igbt_2d
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沟槽栅 IGBT 三维模型

IGBT MOS 区的电子密度（Prism 颜色表）、电子流密度流线（浅蓝色）和空穴电流密度流线（黄色）。

“案例库”标题：
trench_gate_igbt_3d
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MOSCAP 一维模型

金属氧化物硅电容器在低频和高频情况下的 C-V 曲线。该模型已扩展，以演示如何在终端电荷不可用的情况下使用金属接触计算差动电容。

“案例库”标题：
moscap_1D
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MOSCAP 小信号分析 - 一维

金属氧化物硅电容器简单一维模型低频和高频情况下的 C-V 曲线。该模型已扩展，以演示如何在终端电荷不可用的情况下使用金属接触计算差动电容。为了更好地兼顾离散误差和舍入误差，新版本还对网格进行了改进。

“案例库”标题：
moscap_1d_small_signal
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MOSCAP 的界面陷阱效应

计算出的终端电容 (Cm) 和等效并联电导 (Gp) 随栅压 (Vg) 的变化规律与量级相当的实验数据具有相同的定性特性。为了更好地兼顾离散误差和舍入误差，新版本对该模型中的网格进行了改进。

“案例库”标题：
moscap_1d_interface_traps
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双极晶体管的热分析

以正向有源配置工作的双极晶体管器件的电压和载流子电流（上图），以及相应的温度分布和热通量（下图）。此模型已更新，现在可以使用下拉菜单中的可用温度和热源项进行温度和热源耦合，不再需要手动输入相应变量。

“案例库”标题：
bipolar_transistor_thermal
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