 |
تونل زنی ناهمگون
این مدل معیار یک اتصال ناهمگون درجه بندی شده را با استفاده از فرمول انتشار ترمیونی برای انتقال بار از روی اتصال شبیه سازی می کند. با استفاده از تقریب WKB، سهم اضافی را در چگالی جریان از اثر تونل‌زنی کوانتومی در سراسر سد پتانسیل نشان می‌دهد. اگرچه سیستم شبیه‌سازی‌شده ماهیت یک بعدی دارد، یک مدل دوبعدی برای نشان دادن روش شبیه‌سازی یک پیکربندی کلی‌تر ایجاد شده است. همچنین تنظیم خواص مواد سه تایی تعریف شده توسط کاربر نشان داده شده است. منحنی‌های IV محاسبه‌شده، وابستگی به دمای آنها، و نمودارهای نوار انرژی، همگی با نتایج به دست آمده از ادبیات مطابقت دارند.
معرفی
در یک تماس شاتکی یا یک اتصال ناهمگون که در آن یک لایه نازک از مانع بالقوه به دلیل خم شدن نوار تشکیل می شود، اگر عرض و/یا ارتفاع مانع کوچک باشد، سهم قابل توجهی در چگالی جریان می تواند ناشی از تونل زدن کوانتومی حامل های بار در سراسر باشد. مانع
در فرمول رانش- انتشار فیزیک نیمه هادی، اثر تونل زنی را می توان به عنوان یک ضریب پوسته پوسته شدن سهم جریان اضافی δ ، با چگالی جریان با ضریب (1+ δ ) مقیاس بندی کرد. با استفاده از تقریب WKB، ضریب مقیاس را می توان به عنوان یک انتگرال دوگانه محاسبه کرد ( مرجع 1 ). برای جزئیات بیشتر در مورد مدل تونل سازی WKB که در رابط فیزیک نیمه هادی پیاده سازی شده است ، به راهنمای کاربر ماژول نیمه هادی مراجعه کنید .
تعریف مدل
این مدل چگالی جریان شبیه‌سازی شده یک اتصال ناهمگون درجه‌بندی شده را با و بدون تونل در دماهای مختلف مقایسه می‌کند. تمام خواص مواد و پیکربندی دستگاه از مقاله مرجع Ref. 1 ، به ویژه بخش 3.3، به منظور مقایسه نتایج شبیه سازی.
این دستگاه یک اتصال ناهمگون Al x Ga 1-x As با رشد MBE است که یک سد پتانسیل مثلثی شکل برای الکترون ها تشکیل می دهد. برای به دست آوردن بهترین تناسب با داده های تجربی، نویسندگان مقاله هر یک از شبیه سازی های خود را با مجموعه ای از پارامترهای مواد و دستگاه انتخاب کرده اند که لزوماً با پارامترهای آزمایشی اسمی یکسان نیستند. برای مقایسه نتایج شبیه‌سازی، از همان مجموعه پارامترهای شبیه‌سازی که توسط نویسندگان انتخاب شده‌اند، بدون هیچ توجیه دیگری غیر از استدلال‌هایی که قبلاً توسط نویسندگان در مقاله ارائه شده است، استفاده می‌کنیم.
سد مثلثی با تغییر فضایی کسر مولی Al لایه Al x Ga 1-x As تشکیل می شود. بخش دستورالعمل‌های مدل‌سازی نحوه ایجاد یک ماده با خواص بسته به متغیرهای محلی مانند کسر مول و همچنین بسته به پارامترها و متغیرهایی مانند دمای مرجع، دمای شبکه و غلظت دوپینگ را نشان می‌دهد. کسر مول به نوبه خود توسط یک متغیر متغیر از نظر مکانی تعریف می شود. یک متغیر را می توان با استفاده از عبارات صریح یا با استفاده از تعاریف مختلف در حوزه های مختلف، از نظر مکانی متفاوت ساخت. برای هر دو تکنیک به بخش دستورالعمل های مدل سازی مراجعه کنید .
حتی اگر سیستم شبیه‌سازی‌شده ماهیت یک بعدی دارد، ما از یک مدل دو بعدی برای نشان دادن روش شبیه‌سازی یک پیکربندی کلی‌تر دستگاه استفاده می‌کنیم. به طور خاص، نحوه استفاده از رابط ریاضی مختصات منحنی برای ایجاد مختصات (تقریبا) در امتداد خطوط میدان الکتریکی و مرز تونل را نشان می‌دهیم. راه حل های دو رابط مختصات منحنی در نمودار زیر نشان داده شده است. مختصات در امتداد خط میدان الکتریکی خطوط عمودی، موازی با خطوط هم پتانسیل هستند. مختصات در امتداد مرز تونل، خطوط افقی، موازی با خطوط میدان الکتریکی هستند.
شکل 1: راه حل های دو رابط مختصات منحنی. خطوط عمودی مختصات خط میدان الکتریکی و خطوط افقی مختصات مرز تونل هستند.
از آنجایی که اثر تونل زنی به شکل سد پتانسیل بسیار حساس است، ما به فرمول سطح المان محدود شبه فرمی تغییر می کنیم. فرمول حجم محدود پیش‌فرض به دلیل ماهیت ناپیوسته آن به مش بسیار ظریف‌تری نیاز دارد. یونیزاسیون ناقص، مدل تحرک، و نوترکیبی شاکلی-رید-هال با پارامترهای ارائه شده توسط مقاله مرجع، که همچنین آمار ماکسول-بولتزمن را فرض می کند، گنجانده شده است.
 | سیستم معادلات برای اتصالات ناهمگون بسیار غیرخطی و از نظر عددی چالش برانگیز است. در این آموزش ما از نتیجه بدون تونل برای ارائه یک شرایط اولیه خوب برای مطالعه که شامل تونل زنی است استفاده می کنیم. برای جزئیات بیشتر به بخش دستورالعمل های مدل سازی مراجعه کنید . |
نتایج و بحث
شکل 2 مقایسه ای از منحنی های چگالی جریان در مقابل ولتاژ (JV) را در 300 K بین موارد با و بدون تونل نشان می دهد. شکل با مقاله مرجع مطابقت خوبی دارد (شکل 12 در مرجع 1 ).
شکل 2: مقایسه منحنی های چگالی جریان در مقابل ولتاژ (JV) به دست آمده با و بدون تونل.
شکل 3 نمودار نوار هدایت و تراز شبه فرمی الکترون را در دو ولتاژ بایاس نشان می دهد. شکل به خوبی با شکل 13 در Ref. 1 .
شکل 3: نمودار نواری و سطح شبه فرمی تحت بایاس رو به جلو و معکوس.
شکل 4 تطابق خوب منحنی های JV را در دماهای مختلف نشان می دهد.
شکل 4: منحنی های JV در دماهای مختلف با شکل 14 در Ref. 1 .
ارجاع
1. K. Yang، JR East، و GI Haddad، “مدل سازی عددی ناهمواری های ناگهانی با استفاده از شرایط مرزی انتشار میدان گرمایی”، Solid State Electronics ، جلد. 36، شماره 3، صص 321-330، 1993.
مسیر کتابخانه برنامه: Semiconductor_Module/Verification_Examples/heterojunction_tunneling
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، مدل ماهیت 1 بعدی دارد. اما برای نشان دادن روش کلی برای تنظیم مدل‌های دو بعدی و سه بعدی، یک مدل دو بعدی معادل می‌سازیم. |
2 |  روی 2D کلیک کنید . |
3 | در درخت انتخاب فیزیک ، Semiconductor>Semiconductor (نیمه) را انتخاب کنید . |
4 | روی افزودن کلیک کنید . |
علاوه بر رابط فیزیک نیمه هادی، از دو رابط ریاضی مختصات منحنی برای تنظیم سیستم مختصات برای اثر تونل سازی استفاده خواهیم کرد. این روش برای این مثال ساده که ماهیت 1 بعدی دارد ضروری نیست، اما برای مدل های دو بعدی واقعی لازم است.
5 | در درخت انتخاب فیزیک ، ریاضیات> مختصات منحنی (cc) را انتخاب کنید . |
6 | روی افزودن کلیک کنید . |
7 | روی افزودن کلیک کنید . |
8 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
9 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
10 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
جادوگر مدل ما را به گره Geometry در ساختار درختی Model Builder می رساند. می توانیم از این فرصت برای تنظیم واحد طول بر روی میکرومتر استفاده کنیم.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میکرومتر را انتخاب کنید . |
برخی از پارامترهای جهانی را از یک فایل متنی بارگیری کنید. این پارامترها مستقل از فضا و زمان در یک مدل هستند.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل heterojunction_tunneling_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه سه حوزه مستطیلی را مطابق شکل 2(b) در مقاله مرجع ایجاد کنید.
هندسه 1
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، d1+d2+d3 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، d2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -d1 را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . تیک Layers on bottom را پاک کنید . |
7 | تیک لایه های سمت چپ را انتخاب کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (ΜM) |
لایه 1 | d1 |
لایه 2 | d2 |
9 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
متغیرها و عملگرهای محلی را تعریف کنید. متغیرها می توانند از نظر مکانی متفاوت باشند و برای راحتی در گره های مختلف گروه بندی شوند.
ابتدا از سه گره متغیر جداگانه برای n دوپینگ و کسر مول Al در هر یک از سه حوزه استفاده کنید.
تعاریف
متغیرهای دامنه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، متغیرها برای دامنه 1 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Variables را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
N_D | N_D1 | 1/m³ | n دوپینگ |
Al_frac | 0 | کسر مولی Al |
متغیرهای دامنه 2
1 | روی متغیرها برای دامنه 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، متغیرها برای دامنه 2 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Variables را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
N_D | N_D2 | 1/m³ | n دوپینگ |
Al_frac | Al_frac0*(1-x/d2) | کسر مولی Al |
متغیرهای دامنه 3
1 | در پنجره Model Builder ، روی Variables for Domain 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، متغیرها برای دامنه 3 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت Variables را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
N_D | N_D3 | 1/m³ | n دوپینگ |
خواص مواد را با توجه به مقاله مرجع تعریف کنید. جرم موثر الکترون زمانی مورد نیاز خواهد بود که بعداً متغیرهایی را برای اثر تونل زنی تعریف کنیم.
مواد
Al(x)Ga(1-x)As (یانگ و همکاران 1993)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Al(x)Ga(1-x)As (Yang et al 1993) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
ابتدا متغیرهای ماده محلی را برای کسر مول و جرم موثر تعریف کنید.
3 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Materials>Al(x)Ga(1-x)As (Yang et al 1993) (mat1) را گسترش دهید ، سپس روی Basic (def) کلیک کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای Basic ، بخش Local Properties را پیدا کنید . |
5 | در جدول Local properties تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
ایکس | Al_frac | کسر مولی Al | |
من | (0.067+0.083*def.x)*me_const | کیلوگرم | جرم موثر الکترون DOS |
mh | (0.48+0.31*def.x)*me_const | کیلوگرم | جرم موثر DOS سوراخ |
توجه داشته باشید که این متغیرها با نام scope def ، به عنوان مثال def.x قابل دسترسی هستند ، زیرا تگ گره Basic def است .
سپس مشخصات مواد را با استفاده از فرمول ها و توضیحات ارائه شده در مقاله مرجع وارد کنید.
6 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Al(x)Ga(1-x)As (Yang et al 1993) (mat1) کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
تحرک الکترون | اراده | 7200[cm^2/V/s]/(1+5.51e-17[cm^3]*(N_D+N_A))^0.233*(T0/T)^2.3*(1-0.127*def.x/ 0.1) | m²/(V·s) | مواد نیمه هادی |
تحرک سوراخ | ماپ | 380[cm^2/V/s]/(1+3.17e-17[cm^3]*(N_D+N_A))^0.266*(T0/T)^2.7*(1-0.067*def.x/ 0.1) | m²/(V·s) | مواد نیمه هادی |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 13.1-3*def.x | 1 | پایه ای |
شکاف باند | Eg0 | 1.519[V]+1.247[V]*def.x-5.405e-4[V/K]*T^2/(T+204[K]) | V | مواد نیمه هادی |
میل الکترونی | chi0 | 4.07[V]-0.6*1.247[V]*def.x | V | مواد نیمه هادی |
چگالی موثر حالات، نوار هدایت | Nc | 2*((def.me*k_B_const*T)/(2*pi*hbar_const^2))^1.5 | 1/m³ | مواد نیمه هادی |
چگالی موثر حالات، باند ظرفیت | Nv | 2*((def.mh*k_B_const*T)/(2*pi*hbar_const^2))^1.5 | 1/m³ | مواد نیمه هادی |
قبل از تعریف متغیرهای اثر تونل سازی، باید سیستم های مختصات را آماده کنیم.
در این مثال، دامنه 2 منطقه مورد نظر برای ادغام خط در سراسر مانع بالقوه را پوشش می دهد. به طور کلی، منطقه مورد نظر را می توان با مرزهای مختلف ترسیم شده در هندسه تعریف کرد، که ممکن است با مرزهای ماده منطبق باشد یا نباشد.
ابتدا، مختصات را در امتداد هتروجانکشن با استفاده از اولین رابط ریاضی منحنی مختصات تنظیم کنید .
مختصات منحنی (سی سی)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی مختصات Curvilinear (cc) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
روش انتشار 1
در نوار ابزار Physics ، روی Domains کلیک کنید و Diffusion Method را انتخاب کنید .
Domains کلیک کنید و Diffusion Method را انتخاب کنید .ورودی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 6 را انتخاب کنید. |
روش انتشار 1
در پنجره Model Builder ، روی Diffusion Method 1 کلیک کنید .
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
سپس، مختصات را در امتداد خطوط میدان با استفاده از دومین رابط ریاضی منحنی مختصات تنظیم کنید . در اینجا ما خطوط میدان را عمود بر پیوند ناهمگون فرض می‌کنیم، که وقتی اثر تونل‌زنی قابل توجه است، باید تقریب خوبی باشد.
مختصات منحنی 2 (CC2)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی مختصات Curvilinear 2 (cc2) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
روش انتشار 1
در نوار ابزار Physics ، روی Domains کلیک کنید و Diffusion Method را انتخاب کنید .
Domains کلیک کنید و Diffusion Method را انتخاب کنید .ورودی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 7 را انتخاب کنید. |
روش انتشار 1
در پنجره Model Builder ، روی Diffusion Method 1 کلیک کنید .
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
مختصات را نام مناسبی برای تعاریف بعدی بگذارید.
تعاریف
متغیرهای تونل زنی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، در قسمت نوشتار Label ، Variables for tunneling را تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت Variables را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
pbcc | cc.diff1.U | متر | طول قوس نرمال شده در امتداد لبه مانع پتانسیل |
flcc | cc2.diff1.U | متر | طول قوس عادی در امتداد خط میدان |
فیزیک دستگاه را تنظیم کنید. از آنجایی که اثر تونل زنی به شکل سد پتانسیل بسیار حساس است، ما به فرمول سطح المان محدود شبه فرمی تغییر می کنیم. فرمول حجم محدود پیش‌فرض به دلیل ماهیت ناپیوسته آن به مش بسیار ظریف‌تری نیاز دارد.
نیمه هادی (نیمه)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Semiconductor (Semi) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات نیمه هادی ، قسمت ضخامت را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن d ، ضخامت را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید . از لیست فرمولاسیون ، عنصر محدود شبه سطح فرمی ( تابع شکل درجه دوم ) را انتخاب کنید . |
Advanced Physics Options را برای نمایش و تنظیم دمای مرجع فعال کنید .
5 |  روی دکمه Show More Options در نوار ابزار Model Builder کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره‌ای Show More Options ، در درخت، کادر را برای گره Physics>Advanced Physics Options انتخاب کنید . |
7 | روی OK کلیک کنید . |
8 | در پنجره تنظیمات نیمه هادی ، روی قسمت Reference Temperature کلیک کنید . |
9 | در قسمت متنی T 0 ، T0 را تایپ کنید . |
دمای شبکه و یونیزاسیون ناقص را طبق مقاله مرجع تنظیم کنید. توجه داشته باشید که مقاله از فرمول ثابتی برای انرژی فعال سازی دهنده برای همه نمونه ها استفاده نمی کند، و در اینجا مقادیر مثال در بخش 3.3 مقاله را که در این آموزش بازتولید می کنیم، می گیریم.
مواد نیمه هادی مدل 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi) روی Semiconductor Material Model 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل مواد نیمه هادی ، بخش ورودی مدل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T ، T را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Dopant Ionization کلیک کنید . از لیست یونیزاسیون ناخالص ، یونیزاسیون ناقص را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Δ E d ≡ E c − E d ، 0.005[V]+0.03[V]*material.def.x/Al_frac0 را تایپ کنید . |
به استفاده از متریال پیشوند در عبارت توجه کنید تا نرم افزار از خواص مواد اختصاص داده شده به هر دامنه استفاده کند، به همان ترتیبی که گزینه From Material در بسیاری از منوهای کشویی برای خواص مواد در رابط کاربری کار می کند.
6 | در قسمت متنی Δ E a ≡ E a – E v ، 0.026[V] را تایپ کنید . |
مدل هتروجانکشن را روی گسیل ترمیونی تنظیم کنید. این شرط مرزی پیوند ناهمگون برای محاسبه حالت بدون تونل استفاده می شود تا با حالتی که شامل تونل زنی است مقایسه شود.
پیوستگی/همراهی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Continuity/Heterojunction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Continuity/Heterojunction ، بخش Heterojunction را پیدا کنید . |
3 | از لیست مدل Continuity ، گسیل Thermionic را انتخاب کنید . |
شرط مرزی هتروجانکشن را کپی کنید تا سهم جریان اضافی از اثر تونل زنی در محل اتصال ناگهانی (همراه چپ) اضافه شود. در این مثال، تنها تونل زنی الکترونی مهم است.
پیوستگی/همراهی 2
1 | روی Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi)> Continuity/Heterojunction 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Continuity/Heterojunction ، قسمت Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
5 | برای گسترش بخش Extra Current Contribution کلیک کنید . از لیست جریان الکترون اضافی ، مدل تونل زنی WKB را انتخاب کنید . |
برای تنظیم افکت تونل زنی، یک زیرگره مدل تونل سازی WKB اضافه کنید.
مدل تونل زنی WKB، الکترون 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و WKB Tunneling Model, Electrons را انتخاب کنید . |
همانطور که قبلا ذکر شد، دامنه 2 منطقه مورد نظر برای یکپارچه سازی خط در سراسر مانع بالقوه را پوشش می دهد.
2 | در پنجره تنظیمات WKB Tunneling Model، Electrons ، قسمت Potential Barrier Domain Selection را پیدا کنید . |
3 | برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
مرزی را که در سمت دیگر دامنه 2 قرار دارد از مرز تونل انتخاب کنید.
5 | قسمت Opposite Boundary Selection را پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
6 | فقط مرز 7 را انتخاب کنید. |
جرم موثر الکترون در خواص مواد تعریف می شود.
7 | مدل WKB Tunneling ، بخش الکترون ها را پیدا کنید . در قسمت متن m ، material.def.me را تایپ کنید . |
مختصات خط میدان و مرز تونل زنی قبلاً به عنوان متغیرهایی از نظر مختصات منحنی تعریف شده است.
8 | در قسمت متن flc ، flcc را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متن bndc ، pbcc را تایپ کنید . |
دوپینگ و نوترکیبی SRH را اضافه کنید. مورد دوم به پارامترهای مواد بیشتری نیاز دارد.
مدل تحلیلی دوپینگ 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Analytic Doping Model را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل تحلیلی دوپینگ ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Impurity را پیدا کنید . از لیست نوع ناخالصی ، دوپینگ اهداکننده (نوع n) را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی N D 0 ، N_D را تایپ کنید . |
نوترکیبی به کمک تله 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Trap-Assisted Recombination را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Recombination با کمک تله ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
مواد
Al(x)Ga(1-x)As (یانگ و همکاران 1993) (mat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Al(x)Ga(1-x)As (Yang et al 1993) (mat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
طول عمر الکترون، SRH | سال | 1[ns] | س | نوترکیبی شاکلی-رید-هال |
طول عمر سوراخ، SRH | تاپ | 1[ns] | س | نوترکیبی شاکلی-رید-هال |
کنتاکت های فلزی را اضافه کنید.
نیمه هادی (نیمه)
تماس فلزی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Metal Contact را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی V 0 ، Va را تایپ کنید . |
کنتاکت فلزی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Metal Contact را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 10 را انتخاب کنید. |
مش را تنظیم کنید تا در زمان محاسبات صرفه جویی شود. مطالعات پالایش مش همیشه توصیه می شود.
مش 1
اندازه
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 راست کلیک کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید .
سایز 1
فقط مرز 4 را انتخاب کنید.
ابتدا مورد بدون اثرات تونل زنی را حل کنید. ولتاژ اعمال شده را جارو کنید تا منحنی IV را بدست آورید.
مطالعه 1: بدون تونل سازی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1: no tunneling را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
مرحله 1: ثابت
برای این مطالعه ما فقط فیزیک نیمه هادی را حل می کنیم ، بنابراین آن را فعال بگذارید و دو رابط منحنی مختصات را غیرفعال کنید .
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1: بدون تونل، روی مرحله 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در جدول، کادرهای حل برای مختصات منحنی (cc) و مختصات منحنی 2 (cc2) را پاک کنید . |
4 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
5 | در درخت، Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi)> Continuity/Heterojunction 2 را انتخاب کنید . |
6 |  روی Disable کلیک کنید . |
7 | برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
8 |  روی افزودن کلیک کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
Va (ولتاژ اعمالی) | محدوده(-1.2،0.1،-0.01) -0.05 محدوده(0.025،0.025،0.25) | V |
10 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
منحنی IV را برای مورد بدون تونل ترسیم کنید. برای سهولت مقایسه، مقیاس و محدوده را مانند شکل 12 در مقاله مرجع تنظیم کنید.
نتایج
IV در 300 K
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، IV را در 300 K در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، IV را با 300K تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
6 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، تراکم جریان (10<sup>4</sup>A/cm<sup>2</sup>) را تایپ کنید . |
7 | قسمت Axis را پیدا کنید . تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن x حداقل ، -1.2 را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متن حداکثر x ، 0.4 را تایپ کنید . |
10 | در قسمت متن حداکثر y ، 2 را تایپ کنید . |
11 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی IV در 300 K کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
semi.I0_1/d2/thickness/1e4[A/cm^2] | 1 | بدون تونل زدن |
4 | در نوار ابزار IV at 300 K ، روی  Plot کلیک کنید . |
معادلات سیستم های منحنی را قبل از حل حالت با اثر تونل زنی حل کنید. به طور کلی، مختصات منحنی تقریب خوبی برای خطوط میدان و خطوط هم پتانسیل که در آن اثر تونل زنی قابل توجه است، فراهم می کند.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
برای این مطالعه ما فقط دو رابط مختصات منحنی را حل می کنیم ، بنابراین آنها را فعال کرده و فیزیک نیمه هادی را غیرفعال کنید .
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه بیابید . در جدول، کادر حل را برای Semiconductor (نیمه) پاک کنید . |
4 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2: مختصات منحنی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، مطالعه 2: مختصات منحنی را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
مختصات منحنی را رسم کنید، که به طور کلی تقریب خوبی برای خطوط میدان و خطوط هم پتانسیل در جایی که اثر تونل زنی قابل توجه است ارائه می دهد.
نتایج
مختصات منحنی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، مختصات Curvilinear را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 2: مختصات منحنی /راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
کانتور 1
1 | روی مختصات Curvilinear کلیک راست کرده و Contour را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Contour ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، pbcc را تایپ کنید . |
4 | قسمت Levels را پیدا کنید . در فیلد متنی مجموع سطوح ، 5 را تایپ کنید . |
کانتور 2
1 | روی Contour 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Contour ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، flcc را تایپ کنید . |
4 | قسمت Levels را پیدا کنید . در فیلد متنی مجموع سطوح ، 8 را تایپ کنید . |
کانتور 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Contour 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Contour ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 |  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Color Table ، Linear>GrayScale را در درخت انتخاب کنید. |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار مختصات منحنی ، روی  Plot کلیک کنید . |
حالا با افکت های تونل زنی قضیه را حل کنید. از آنجایی که ما فقط فیزیک نیمه هادی ها را حل خواهیم کرد، نه سیستم های منحنی، از مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای تنظیمات استفاده می کنیم تا شرایط اولیه خوبی را برای فیزیک نیمه هادی ها از مطالعه 1 فراهم کنیم، اما از مقادیر متغیرهای حل نشده برای تنظیمات استفاده می کنیم. مختصات منحنی را از حل مطالعه 2 ارائه دهید. ولتاژ اعمال شده را برای به دست آوردن منحنی IV جارو کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
برای این مطالعه ما فقط فیزیک نیمه هادی را حل می کنیم ، بنابراین آن را فعال بگذارید و دو رابط منحنی مختصات را غیرفعال کنید .
3 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه بیابید . در جدول، کادرهای حل را برای مختصات منحنی (cc) و مختصات منحنی 2 (cc2) پاک کنید . |
4 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 3: تونل زنی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 3: tunneling را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 3: تونل زدن، روی مرحله 1: ثابت کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . |
3 | مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای زیربخش را بیابید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
5 | از لیست مطالعه ، مطالعه 1 را انتخاب کنید: بدون تونل، ثابت . |
6 | از لیست مقدار پارامتر (Va (V)) ، -1.2 V را انتخاب کنید . |
7 | مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
8 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
9 | از لیست مطالعه ، مطالعه 2: مختصات منحنی ، ثابت را انتخاب کنید . |
10 | قسمت Study Extensions را پیدا کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
11 |  روی افزودن کلیک کنید . |
12 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
Va (ولتاژ اعمالی) | محدوده(-1.2،0.1،-0.01) -0.05 محدوده(0.025،0.025،0.25) | V |
13 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتیجه تونل زنی را به نمودار منحنی IV اضافه کنید. این به خوبی با شکل 12 در مقاله مرجع مطابقت دارد.
نتایج
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>IV at 300 K روی Global 1 راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3: تونل زنی/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
semi.I0_1/d2/thickness/1e4[A/cm^2] | 1 | تونل زنی |
5 | در نوار ابزار IV at 300 K ، روی  Plot کلیک کنید . |
یک گروه طرح 1 بعدی را برای رسم نمودار نواری در دو نقطه بایاس -0.5 V و 0.15 V اضافه کنید. این به خوبی با شکل 13 در مقاله مرجع مقایسه می شود.
پروفیل های باند هدایت
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، نمایه‌های نوار هدایت را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3: تونل زنی/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب پارامتر (Va) ، از لیست را انتخاب کنید . |
برای انتخاب دو نقطه بایاس -0.5 ولت و 0.15 ولت، کلید Control را نگه دارید تا با کلیک ماوس، انتخاب چندگانه فعال شود.
5 | در لیست مقادیر پارامتر (Va (V)) ، 0.5- و 0.15 را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Conduction band profiles کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2، 5 و 8 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن Expression ، semi.Ec را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست صاف کردن ، همه جا را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
7 | زیربخش Include را پیدا کنید . چک باکس Description را انتخاب کنید . |
نمودار خط 2
1 | روی Line Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، semi.Efn را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، Dashed را انتخاب کنید . |
5 | از لیست رنگ ، چرخه (بازنشانی) را انتخاب کنید . |
پروفیل های باند هدایت
1 | در پنجره Model Builder ، روی Conduction band profiles کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Axis را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن x حداقل ، 0.1 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن حداکثر x ، 0.4 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، وسط سمت چپ را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار نمایه‌های نوار هدایت ، روی  Plot کلیک کنید . |
اکنون دو مطالعه را برای موارد دمای پایین اضافه کنید تا با شکل 14 در مقاله مرجع مقایسه کنید. ابتدا یک مطالعه خالی ایجاد کنید و مرحله مطالعه را برای مورد غیر تونل زنی از مطالعه 1 کپی کنید .
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت Select Study ، Empty Study را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 4: بدون تونل، TS پایین تر
در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 4: no tunneling را تایپ کنید، Ts را در قسمت نوشتار Label پایین بیاورید .
مطالعه 1: بدون تونل سازی
مرحله 1: ثابت
در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1: بدون تونل ، روی Step 1: Stationary کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
مطالعه 4: بدون تونل، TS پایین تر
در پنجره Model Builder ، روی Study 4: no tunneling کلیک راست کنید ، Ts را پایین بیاورید و Paste Stationary را انتخاب کنید .
سیستم معادلات بسیار غیرخطی اغلب باید به صورت پارامتریک از شرایط اولیه مطلوب حذف شود. در این مورد، ما دریافتیم که همگرایی برای شروع جارو از انتهای دیگر محدوده پارامتر، با راه حل مربوطه از مطالعه 1 به عنوان شرط اولیه، آسان تر است.
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Study Extensions را پیدا کنید . |
2 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
Va (ولتاژ اعمالی) | محدوده -0.05 (-0.1،-0.1،-1.2) | V |
3 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای زیربخش را بیابید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
5 | از لیست مطالعه ، مطالعه 1 را انتخاب کنید: بدون تونل، ثابت . |
6 | از لیست مقدار پارامتر (Va (V)) ، -0.05 V را انتخاب کنید . |
یک گره جاروب پارامتریک برای دو مورد دمای پایین اضافه کنید، با کسر Al برای هر مورد مطابق با مقاله مرجع تنظیم شده است.
جارو پارامتریک
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  پارامتر Sweep کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی پارامتری ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 |  روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
T (دمای شبکه) | 200 180 | ک |
5 |  روی افزودن کلیک کنید . |
6 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
Al_frac0 (کسری مول Al در ناهمگونی) | 0.27 0.28 |
7 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
یک گروه طرح 1 بعدی اضافه کنید تا منحنی های IV را در سه دما برای موارد غیرتونل زنی که تاکنون محاسبه شده است، رسم کنید.
نتایج
IV در T های مختلف
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، IV را در T های مختلف در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | روی IV در T های مختلف کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
-semi.I0_1/d2/thickness | A/cm^2 | T=300 K، Al_frac0=0.30، بدون تونل |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Expression ، -Va را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست خط ، نقطه نقطه را انتخاب کنید . |
IV در T های مختلف
1 | در پنجره Model Builder ، روی IV در T های مختلف کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب پارامتر (Va) ، از لیست را انتخاب کنید . |
4 | در لیست مقادیر پارامتر (Va ( V )) ، -1.2 ، -1.1 ، -1 ، -0.9 ، -0.8 ، -0.7 ، -0.6 ، -0.5 ، -0.4 ، -0.3 ، -0.2 ، -0.1 ، و -0.05 . |
5 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، IV را در 300، 200 و 180 K تایپ کنید . |
7 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
8 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، تراکم جریان (A/cm<sup>2</sup>) را تایپ کنید . |
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر Results>IV در T های مختلف ، روی Global 1 راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 4 را انتخاب کنید : بدون تونل سازی، راه حل های پارامتریک/ 1 پایین تر (sol5) . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
-semi.I0_1/d2/thickness | A/cm^2 | بدون تونل زدن |
5 |  روی دکمه y-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار IV at different Ts ، روی  Plot کلیک کنید . |
مطالعه خالی دیگری ایجاد کنید و مراحل مطالعه را از مطالعه 4 کپی کنید تا در مورد تونل زنی اصلاح شود. مشابه مطالعه 3، در اینجا ما از مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای تنظیمات استفاده می کنیم تا شرایط اولیه خوبی را برای فیزیک نیمه هادی ها از مطالعه 4 فراهم کنیم، اما از مقادیر متغیرهای حل نشده برای تنظیمات برای ارائه مختصات منحنی از راه حل استفاده می کنیم. مطالعه 2.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت Select Study ، Empty Study را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 5: تونل زنی، TS پایین تر
در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 5: tunneling را تایپ کنید، Ts را در قسمت نوشتار Label پایین بیاورید .
مطالعه 4: بدون تونل، TS پایین تر
جارو پارامتریک
در پنجره Model Builder ، در مطالعه 4: بدون تونل، Ts را پایین بیاورید روی Parametric Sweep کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
مطالعه 5: تونل زنی، TS پایین تر
در پنجره Model Builder ، روی Study 5: tunneling کلیک راست کنید ، Ts را پایین بیاورید و Paste Parametric Sweep را انتخاب کنید .
مطالعه 4: بدون تونل، TS پایین تر
مرحله 1: ثابت
در پنجره Model Builder ، در مطالعه 4: بدون تونل، Ts را پایین بیاورید ، روی Step 1: Stationary کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
مطالعه 5: تونل زنی، TS پایین تر
در پنجره Model Builder ، روی Study 5: tunneling کلیک راست کنید ، Ts را پایین بیاورید و Paste Stationary را انتخاب کنید .
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
2 | کادر بررسی Modify model configuration for study step را پاک کنید . |
3 | قسمت Values of Dependent Variables را پیدا کنید . مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای زیربخش را بیابید . از لیست مطالعه ، مطالعه 4 را انتخاب کنید: بدون تونل، Ts پایین تر ، ثابت . |
4 | از لیست راه حل ، راه حل های پارامتریک 1 (sol5) را انتخاب کنید . |
5 | از لیست Use ، T=200، Al_frac0=0.27 (sol6) را انتخاب کنید . |
6 | از لیست مقدار پارامتر (Va (V)) ، First را انتخاب کنید . |
7 | مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
8 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
9 | از لیست مطالعه ، مطالعه 2: مختصات منحنی ، ثابت را انتخاب کنید . |
10 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتیجه تونل زنی را به نمودار منحنی IV اضافه کنید. این به خوبی با شکل 14 در مقاله مرجع مطابقت دارد.
نتایج
جهانی 3
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر Results>IV در T های مختلف ، روی Global 1 راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3: تونل زنی/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب پارامتر (Va) ، از لیست را انتخاب کنید . |
5 | در لیست مقادیر پارامتر (Va ( V )) ، -1.2 ، -1.1 ، -1 ، -0.9 ، -0.8 ، -0.7 ، -0.6 ، -0.5 ، -0.4 ، -0.3 ، -0.2 ، -0.1 ، و -0.05 . |
6 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
-semi.I0_1/d2/thickness | A/cm^2 | T=300 K، Al_frac0=0.30، تونل زنی |
7 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، Solid را انتخاب کنید . |
8 | از لیست رنگ ، چرخه (بازنشانی) را انتخاب کنید . |
جهانی 4
1 | روی Global 3 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ها ، مطالعه 5: تونل زنی، راه حل های پارامتری پایین تر 2 (sol9) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
-semi.I0_1/d2/thickness | A/cm^2 | تونل زنی |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، چرخه را انتخاب کنید . |
IV در T های مختلف
1 | در پنجره Model Builder ، روی IV در T های مختلف کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Axis را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت حداقل متن x ، 0 را تایپ کنید . |
5 | در فیلد متن حداقل y ، 0.1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن حداکثر y ، 1e4 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
8 | در نوار ابزار IV at different Ts ، روی  Plot کلیک کنید . |
