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半导体器件 博客文章

模拟均匀磁场中的硅量子点

2021年 1月 26日

从 COMSOL Multiphysics® 软件 5.6 版本开始,半导体模块的薛定谔方程 物理场接口新增了处理多分量波函数的功能。在使用 COMSOL 对半导体器件材料的能带结构进行仿真的博客文章中,我们讨论了如何使用此接口功能处理多分量波函数。本篇博文,我们将以均匀磁场中的硅量子点模型为例,继续探索这项新功能。 量子点简介 量子点是纳米技术中必不可少的组成部分,在太阳能电池、发光二极管(LEDs)、显示器,光电探测器和量子计算中都具有潜在应用前景。Jock 等人最近发表了一篇与自旋轨道量子位的应用领域相关的论文(参考文献1)。他们在该文的补充说明1 中,提供了描述均匀磁场中硅量子点的公式,并在补充图1中显示了数值解。今天,我们将通过仿真的方法来重现该数值解。 硅量子点的薛定谔方程 在参考文献1 的补充说明中,方程1 给出了均匀磁场 \mathbf{B} 中硅量子点的单电子哈密顿量,不包括自旋轨道耦合: (1) H=\frac{Px^2}{2 m\perp} +\frac{Py^2}{2 m\perp}+\frac{Pz^2}{2 m\parallel}+V(\mathbf{r})+\muB \mathbf{B} \cdot \sigma 其中,m\perp和 m\parallel 是分别在横向和垂直方向上的有效质量;V 是量子点的约束势能;\muB 是玻尔磁子;\mathbf{\sigma} 是 Pauli 矩阵的向量;根据该论文所述,假定旋磁比张量是值为 2 的标量;动量 \mathbf{P} 由下式给出: (2) \mathbf{P}=i \hbar \nabla + e \mathbf{A}(\mathbf{r}) 式中,e 是基本电荷,\mathbf{A} 是给定的磁矢势 \mathbf{A}(\mathbf{r})=\frac{1}{2}\mathbf{B}\times\mathbf{r},并且虚数单元 i 前面没有减号,因为 COMSOL Multiphysics 中的所有物理场接口都采用工程符号 exp(-i k x + i \omega t) 而不是 exp(i k x – i \omega t)。 约束势能 V(\mathbf{r}) 项由论文中的等式9 给出: (3) V(\mathbf{r})=\frac{1}{2} m\perp \omegax^2 x^2 […]

使用 COMSOL 对半导体器件材料的能带结构进行仿真

2020年 12月 1日

从 COMSOL Multiphysics® 软件 5.6 版本开始,在半导体模块中,我们将薛定谔方程物理场接口的功能从单分量波函数扩展到了多分量波函数。这样就可以对更广泛的系统进行仿真,例如带自旋的粒子和带有 3 个 p 形轨道混合的价带结构。

玻色-爱因斯坦凝聚中的涡旋晶格形成模拟

2020年 11月 17日

通过建筑物部件的声音损耗传输(STL)是结构上的总入射功率与总传输功率之间的对数比。

计算电磁学模拟:使用哪个模块?

2020年 7月 28日

很多人经常会有这样的疑问:“我应该使用哪种 COMSOL 产品来模拟特定的电磁设备或应用?”除了 COMSOL Multiphysics® 软件基本模块的功能之外, COMSOL 产品树的“电磁模块”分支中目前还有 6 个模块。另外 6 个模块分布在其余产品分支中。

密度梯度理论简介——半导体器件仿真

2019年 11月 27日

密度梯度理论是一种有效的计算方法,将量子约束包含在模拟半导体器件的漂移扩散公式中。

半导体器件中的辐射效应仿真

2019年 11月 20日

半导体中的辐射效应是一个复杂的物理现象,广泛存在于许多技术领域并产生影响,例如电子工业、医学成像、核工程以及航空航天和军事应用。基于早期的论文研究(参考文献1),本文通过一个 COMSOL 案例教程,介绍了如何在 COMSOL® 软件中研究 p-i-n 二极管(又称 PIN 二极管)对电离辐射的电子响应。

动力学集体模型中的流体动力学热输运

2019年 2月 28日

巴塞罗那自治大学(Universitat Autònoma de Barcelona, UAB)的F. Xavier Alvarez讨论了借助COMSOL Multiphysics® 在纳米尺度上模拟传热,从而更好地理解传热过程。

模拟渐变异质结中的隧穿电流

2018年 10月 29日

对半导体设计感兴趣吗?了解量子隧穿效应背后的理论,并通过演示学习如何模拟渐变异质结中的量子隧穿电流。


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