silvaco GaN HEMT有栅极场板的击穿电压仿真问题

Question

问题:为什么会出现，栅极设置场板前的击穿电压大于有场板的击穿电压(在栅极设置了一个1.5um长20nm厚的场板),求帮忙看一下是程序哪里有问题吗，是材料模型里的描述有问题？还是结构有问题？求指点，感谢

Set name=GaN_1
GO victoryd simflags="-P 4 -80"
###structure specification###

MESH width=200 space.mult=1.5

X.MESH location=-2   spacing=0.5
X.MESH location=-1   spacing=0.5
X.MESH location=-0.5 spacing=0.2
X.MESH location=0    spacing=0.1
X.MESH location=0.25 spacing=0.2
X.MESH location=0.5  spacing=0.1
X.MESH location=1.25 spacing=0.2
X.MESH location=2    spacing=0.1
X.MESH location=2.75  spacing=0.2
X.MESH location=3.5  spacing=0.1
X.MESH location=4.5  spacing=0.1

Y.MESH location=-0.3   spacing=0.05
Y.MESH location=-0.13  spacing=0.001
Y.MESH location=-0.11  spacing=0.001
Y.MESH location=-0.09  spacing=0.001
Y.MESH location=-0.05  spacing=0.01
Y.MESH location=0      spacing=0.001
Y.MESH location=0.0075 spacing=0.0005
Y.MESH location=0.015  spacing=0.0002
Y.MESH location=0.016  spacing=0.0001
Y.MESH location=0.026  spacing=0.002
Y.MESH location=0.036  spacing=0.005
Y.MESH location=2      spacing=0.2

REGION number=1 material=GaN x.min=-2 x.max=4.5 y.min=0.015 y.max=2 substrate
REGION number=2 material=nitride y.max=0
REGION number=3 material=AlGaN x.comp=0.2  x.min=-1 x.max=3.5 y.min=0 y.max=0.015
REGION number=5 material=air y.max=-0.11

ELECTRODE name=source x.min=-2 x.max=-1 y.min=-0.074 y.max=0.036
ELECTRODE name=gate x.min=0 x.max=0.5 y.min=-0.11 y.max=0
ELECTRODE name=gate x.min=0 x.max=2 y.min=-0.13 y.max=-0.11
ELECTRODE name=drain x.min=3.5 x.max=4.5 y.min=-0.074 y.max=0.036
ELECTRODE name=substrate bottom

DOPING REGION=1 trap acceptor e.level=0.4 concentration=1e18 uniform \ 
   degeneracy.factor=2 sign=1e-15 sigp=1e-15
 

INTERFACE X.MIN=-1 X.MAX=3.5 Y.MIN=0 Y.MAX=0 CHARGE=-3e12 s.i
MODELS srh fermi fldmob print
MOBILITY gansat.n albrct.n  bn.albrct=10e-04 cn.albrct=800e-04
MODELS ten.piezo psp.scale=0.65 piezo.scale=0.65 calc.strain print

CONTACT name=gate workfunction=5.5
CONTACT name=source workfunc=4.01
CONTACT name=drain  workfunc=4.01 resist=1e10

IMPACT selb material=GaN an1=2.98e8 an2=2.98e8 bn1=3.44e7 bn2=3.44e7 \  
          ap1=2.23e7 ap2=2.23e7 bp1=2.7e8 bp2=2.7e8
 ###numerical methods
METHOD block climit=1e-10 maxtraps=8 itlimit=30 
OUTPUT band.param con.band val.band charge polar.charge

SOLVE init
SOLVE previous
SOLVE vstep=-0.1 vfinal=-4 name=gate
SAVE  outf=$'name'_vg_4v.str
LOAD inf=$'name'_vg_4v.str master
LOG outf=$'name'_bv_vg_4v.log
SOLVE previous
SOLVE vdrain=0.01
SOLVE vdrain=0.1 
SOLVE vdrain=0.5
SOLVE vdrain=1
SOLVE vdrain=2
SOLVE vstep=2 vfinal=20 name=drain prev
SAVE  outf=$'name'_10v.str
SOLVE vstep=2 vfinal=100 name=drain prev
SOLVE vstep=5 vfinal=300 name=drain prev
SAVE  outf=$'name'_300v.str
SOLVE vstep=5 vfinal=500 name=drain prev
contact name=drain current
solve istep=1.2 imult ifinal=1e-3 name=drain
EXTRACT init inf=$'name'_bv_vg_4v.log
QUIT

Answer 1

以下参考免费微信小程序：皆我百晓生 作答，并由阿齐Archie整理回复，若还有疑问可评论或留言。

在您提供的代码中，您正在模拟一个包含GaN、Si3N4和AlGaN材料的半导体器件。您提到的问题是在栅极设置了一个1.5um长20nm厚的场板后，击穿电压降低。这可能是由多种因素导致的，以下是一些可能的原因和解决方案：

1. 材料属性：确保您使用的材料属性（如介电常数、迁移率等）是准确的。如果材料属性不正确，可能会导致击穿电压的预测不准确。

2. 场板设计：检查场板的设计是否正确。例如，场板的厚度、长度和位置可能会影响器件的击穿电压。您可能需要调整这些参数以获得更好的结果。

3. 仿真设置：检查您的仿真设置，确保它们适用于您的器件。例如，您可能需要调整网格大小、迭代限制或收敛标准。

4. 模型选择：确保您使用的模型（如SRH、FLDMOB等）适合您的器件。不同的模型可能会对击穿电压的预测产生不同的影响。

5. 接触和电极：检查您的接触和电极设置，确保它们正确地模拟了器件的金属-半导体界面。

6. 温度效应：温度可能会影响击穿电压。确保您的仿真考虑了温度效应，或者至少在室温下进行了仿真。

7. 并行计算：如果您使用的是并行计算，确保您的计算资源足够，并且并行计算设置正确。

8. 软件问题：如果您怀疑是软件问题，可以尝试更新到最新版本的Silvaco，或者联系Silvaco的技术支持。

9. 文献对比：查找相关的文献，看看是否有其他人在类似结构上进行了击穿电压的仿真，并比较他们的结果和您的结果。

10. 逐步调试：逐步检查您的代码，从结构定义开始，然后是材料属性、模型选择、仿真设置等。每次更改后，重新运行仿真并比较结果。

最后，如果您在调试过程中遇到具体的问题或错误消息，请提供更多的信息，这样我才能更准确地帮助您解决问题。