[發(fā)明專(zhuān)利]量子阱紅外探測(cè)器材料結(jié)構(gòu)的模擬設(shè)計(jì)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910072263.2
• 申請(qǐng)日: 2009-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101571886A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李美成;張森;熊敏;陳雪飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50;H01L31/101
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 徐愛(ài)萍

1.一種量子阱紅外探測(cè)器材料結(jié)構(gòu)的模擬設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述方法是這樣實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、建立物理模型：選擇量子阱的結(jié)構(gòu)參數(shù)，即勢(shì)阱厚度L_w的范圍是2nm～6nm；勢(shì)壘厚度L_B的范圍是20nm～60nm；勢(shì)壘中鋁的組分x_Al的范圍是0.1～0.6；Si摻雜濃度N_D的范圍是1×10¹⁷cm^-3～4×10¹⁸cm^-3；總周期數(shù)N的范圍是5～100及工作溫度T的范圍是0K～350K，建立沿著材料生長(zhǎng)方向的導(dǎo)帶能級(jí)Ec的函數(shù)：

其中n＝1，2，…，N；

步驟二、求解特征能級(jí)E_i和波函數(shù)Ψ_i，其中i為子帶能級(jí)的序數(shù)：將導(dǎo)帶能級(jí)Ec帶入到勢(shì)函數(shù)V中，即：

V＝E_c-eΦ????????(2)

其中：e為核電荷數(shù)；Φ為靜電勢(shì)能，初始值設(shè)為0；然后將V帶入到薛定諤方程中，即：

其中m^*為有效質(zhì)量、?為普朗克常數(shù)、z為材料生長(zhǎng)方向；

步驟三、求解總電子密度n_q(Φ)：為了計(jì)算得到總電子密度n_q(Φ)，需要計(jì)算每個(gè)能級(jí)上的電子密度并求和，將步驟二中得到的特征能級(jí)E_i和波函數(shù)Ψ_i帶入下式：?

其中：k_B為波爾茲曼常數(shù)；T為工作溫度；π為圓周率；E_f為費(fèi)米能級(jí)，E_f通過(guò)電流連續(xù)方程得出；

步驟四、求解新的靜電勢(shì)能Φ’：將經(jīng)步驟三計(jì)算得到的總電子密度n_q(Φ)帶入到泊松方程中，即：

得到新的靜電勢(shì)能Φ’，其中ε為介電常數(shù)；

步驟五、靜電勢(shì)能判斷：如果‖Φ′-Φ‖＝0成立，說(shuō)明靜電勢(shì)能保持穩(wěn)定，繼續(xù)下一步驟六；如果‖Φ′-Φ‖＝0不成立，則跳到步驟七；

步驟六、輸出結(jié)果：最后得到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的總電子密度n_q(Φ)、特征能級(jí)E_i和波函數(shù)Ψ_i；

步驟七、預(yù)制微擾自洽迭代：具體過(guò)程如下：

7.1預(yù)制微擾計(jì)算新的總電子密度n^k_q，k代表微擾：

7.2求解泊松方程：

得到新的微擾靜電勢(shì)能Φ^k；

7.3微擾靜電勢(shì)能判斷：

如果qΔΦ＝q(Φ^k-Φ)＝0成立，回調(diào)到步驟二，同時(shí)Φ^k替換成Φ；如果qΔΦ＝q(Φ^k-Φ)＝0不成立跳回到步驟7.1，同時(shí)Φ被替換成Φ’，Φ’被替換成Φ^k。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述量子阱紅外探測(cè)器材料結(jié)構(gòu)的模擬設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟一中，選擇量子阱的結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：勢(shì)阱厚度L_w＝5nm；勢(shì)壘厚度L_B＝50nm；勢(shì)壘中鋁的組分x_Al＝0.26；Si摻雜濃度N_D＝1×10¹⁸cm^-3；總周期數(shù)N為50及工作溫度T＝300K。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述量子阱紅外探測(cè)器材料結(jié)構(gòu)的模擬設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟一中，選擇量子阱的結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：勢(shì)阱厚度L_w＝4nm；勢(shì)壘厚度L_B＝50nm；勢(shì)壘中鋁的組分x_Al＝0.30；Si摻雜濃度N_D的范圍是1×10¹⁷cm^-3～4×10¹⁸cm^-3；總周期數(shù)N為50及工作溫度T＝300K。