Для того чтобы начать работать с программой синопсис

Основы работы в Sentaurus Structure Editor
Для начала работы с программой Synopsis нужно нажать пиктограмму
терминал
, а в открывшемся окне набрать команду sde. Появилось окно
редактора структур. Для создания структур в изометрии нужно нажать
пиктограмму ISO
, представляющую собой три оси: x,y,z. Далее выбираем
пиктограмму
для ввода координат с клавиатуры (это можно сделать и
через меню draw->exact coordinates). Draw->auto region naming - отключает
автоматическое создание имен объектов.
Для создания объекта выбираем материал кремний (Silicon) из первого
выпадающего списка на панели инструментов, затем create cyboid region
для создания параллелепипеда. Рисуем произвольный кубоид и вводим
координаты. Задаются начальный и конечный углы, начальный - в начале
координат 0х0х0, конечный - 0,1 по х, 0,1 по у и 0,05 по z (0,1х0,1х0,05).
Записываем имя региона, например «N_region».
В данной программе есть несколько вариантов луп: можно увеличить
или уменьшить выделенную область, менять масштаб вручную. Чтобы
показать структуру во все окно, нужно нажать кнопку zoom to extents (Лупа
).
Назовем структуру PN_New и сохраним: File->Save Model As... Это был
N. Теперь нам надо нарисовать P. Повторяем все те же шаги, т.к. все
параметры задаются позже. Опять рисуем кубоид. Здесь уже надо
соответственно задавать координаты: начальный угол - в начале координат
0х0х0,05, конечный - 0,1 по х, 0,1 по у и 0,1 по z (0,1х0,1х0,1). Опять
нажимаем кнопку zoom to extents
для отображения структуры в окне.
Если нажимать кнопку ISO
- изометрию, будет показывать структуру с
разных сторон.
Открываем меню Contacts->Contact sets. Задаем анод и катод.
Contact name – anode, face pattern задает вид штриховки, которым закрасится
область. Нажимаем set и в define sets появился анод. Дальше создаем новый
контакт – катод. Опять ничего не меняем, кроме штриховки и имени,
нажимаем set.
Здесь мы определяем контакты, которые у нас будут у устройства, не
привязывая их пока ни к каким поверхностям. Сохраняем.
Сначала мы задали контакты, которые будут у устройства, они
появляются в списке. Теперь в меню Contacts нужно объявить грани, к
которым будет контакт. Если объявлен текущий контакт (в третьем списке
выбора), то этот контакт будет привязан к этой грани.
По умолчанию стоит выделение объектов, но нам нужна грань:
нажимаем Aperture select
, чтобы вернуться в режим выделения. Правой
кнопкой нажимаем на свободную область (для вызова контекстного меню) и
ставим Selection level -> Face, таким образом, выбираем не целый объект, а
плоскость (аналогично через четвертый список выбора).
Выделяем ту плоскость, в которой будет контакт. Чтобы узнать
свойства области Entity properties, необходимо выделить объект и нажать на
правую кнопку мыши (для открытия контекстного меню). Затем в
контекстном меню выбрать Properties. Откроется окно, в котором можно
будет узнать много полезной информации об области, включая её имя.
Мы видим, что область Р, значит цепляем анод. Selection level -> Select
Face. Теперь, чтобы «повесить» на него анод, открываем третий список
выбора, где написано none, выбираем anode, Contacts->Set face(s) - плоскость
закрашивается соответствующей штриховкой.
Для вращения структуры выбирается кнопка Orbit , зажимая левую
клавишу мыши, крутим во все стороны.
Нам нужна нижняя грань. Выбираем нужную нам плоскость, далее
Contacts->Set Face(s). Появится другая штриховка. Контакты заданы,
приступим к другим параметрам модели.
Задание концентрации
Поставим концентрацию. Выбираем Device->Constant Profile Placement
для простоты. Концентрацию можно задавать как и для всей области, так и
определенной функцией. У функции нужно будет определить базовый
прямоугольник, относительно которого эта функция будет задаваться в
analytical profile placement.
Во-первых, placement name - создает некоторую запись, что на
определенную область задали константу. Есть еще один name - это имя
константы. Значит, одну константу можно повесить на несколько областей.
Допустим задаем N_REGION_Plaсement, накладываем на контакт N, на
катод. Можно «сажать» на область, на окно выделения, а можно на материал.
Это три «радио-кнопки», которые там есть. Нам нужно задать концентрацию
на регион. Выбираем на N_region в выпадающем списке. Теперь запишем
имя константы, например «PhosphorusConst». Константу и имя можно
называть как угодно. Концентрацию на N = 1е+19.
Нажимаем add placement. Кнопка заменится на change placement, если
надо что-то изменять, допустим region или еще что-нибудь, то меняем и
нажимаем change. Это N_REGION_placement.
Создадим placement за P области. Пишем имя P_REGION_Placenment,
область ставим Р_region. Выбираем концентрацию примеси Бора,
концентрация = 1е+15.
Add placement. Close. Пока что программа ничего не изменит: всё
только задается. Если нужно просмотреть или изменить: выбираем device ->
constant profile placement.
Построение сетки
Для расчета модели нужно построить область, для которой будем
строить сетку. Выбираем mesh->define ref/eval window->cuboid, т.к. у нас не
двумерная, а трехмерная фигура. Этим окном задается область, где у нас
будет сетка. Т.к. у нас включено exact coordinates, то программа спросит
координаты и имя. Нужно охватить всю область, которую создали: 0х0х0 и
0.1х0.1х0.1 и программа выделит зеленый параллелепипед, охватывающий
эту область. Нажимаем OK. Зеленая область – область расчета сетки.
При нажатии mesh->display model - программа скрывает зеленое
выделение и возвращает модель.
Нужно определить размеры сетки: mesh -> refinement placement. Сетку
можно делать с помощью нескольких движков в mesh -> build, и для них
будут нужны разные настройки. Если размеры слишком маленькие, то
движок mesh может не работать. В refine win выбираем не material, а ref/win,
т.к. мы создаем сетку не для одной области, а для всего окна.
Для разных областей можно задать разные сетки. Теперь в refine
definition пишем максимальный и минимальный элемент размера сетки,
обычно половина размера. Задаем 0.005х0.005х0.005 и 0.025х0.025х0.025.
Нажимаем add placement. Сетка определена.
Теперь мы сделали все подготовительные работы и строим сетку:
mesh->build mesh и выбираем mesh. Сетка будет сохранена в указанный файл
PN_new. Программа присвоит ему расширение.
Есть формат tdr, где сетка и концентрация хранятся в одном файле, для
этого есть параметр –F tdr, тогда будет создан один файл с именем нашей
структуры. По умолчанию другой формат из двух файлов, один файл grd,
который содержит сетку и файл dat, который содержит информацию о
концентрации. В дополнении к выделенным типам по умолчанию нужно
добавить d (при нажатой Ctrl). Нажимаем build mesh и производится расчет.
Получили сетку.
Условия максимума и минимума действуют только тогда, когда у нас
задано условие по концентрации в refinement placement (сетка получилась с
шагом 0.025). Для просмотра нужно нажать mesh viewer, он показывает, что у
нас есть два региона, материалы фосфор и бор, и концентрация. Кликнув по
полигону на картинке можно увидеть, какая там именно концентрация, она
немного отличается от заданной. В окне ploting результаты: получена сетка,
по четыре треугольника на каждую грань. Mesh -> Refinement Placement - для
изменения настроек сетки. После изменения нужно сетку перестроить через
Mesh -> Build.
Проведение вычислений программой Sentaurus Device
В результате работы в программе Structure Editor получили файлы:
PN_new относится к текущей структуре, файлы PN_new_msh.dat и
PN_new_msh.grd - концентрация и сетка соответственно.
Эти файлы войдут в командный файл для расчетов. Командный файл
создается редактором Kedit (хотя можно использовать и vim). В новом сеансе
терминала набираем Kedit и в качестве параметра имя файла, например
PN_new_calc.cmd (для просмотра списка файлов нужно набрать команду ls).
Из руководства копируем нужные нам строки, в итоге получаем файл:
Сохраняем файл. Закрываем редактор Kedit. Терминал освободился,
команду пишем sdevice PN_new_calc.cmd и запускаем расчеты.
Если в файле будут ошибки, он её выведет.
Визуализация результатов вычислений
Для просмотра графиков есть две программы: наиболее универсальная
из них tecplot_sv. Она позволяет смотреть не только графики, но и
разнообразные распределения.
Вводим tecplot_sv в терминале, программа запускается. Это просто
визуализатор результата. Для того, что попасть в окно открытия файлов
существует кнопка
. Прежде чем открыть файлы, надо выделить их и
добавить в открываемые кнопкой Add.
*.plt – это графики. Можем смотреть графики зарядов, напряжений
токов. Кнопка над списком выбора графиков задает величину по оси Х. П
умолчанию стоит X: Time(time). Но это не время, а условная переменная t –
шаг вычисления.
График тока получается похожий на ВАХ диода: открывается на 0,8.
Можно отдельно посмотреть ток электронов через анод, через катод, ток
дырок.
А теперь посмотрим самые разнообразные распределения.
Файл tdr содержит разнообразные трехмерные распределения. Если
добавить его один, то программа скажет, что не задана сетка и не сможет
ничего вывести, потому что мы должны добавить два файла: grd и tdr
одновременно. Первое, что мы видим - это концентрации. Цветовая шкала
приводится рядом.
Чтобы посмотреть границы, нужно увеличить изображение, используя
для этого лупу (Toogle Zoom View).
Вернуться к первоначальному виду можно с помощью кнопки Fit
Frame View
, расположенной слева от лупы. Можно посмотреть
различные концентрации (картинки).
Чтобы задать сечение, надо нажать на кнопку 3d dynamic slicer
появляется сечение, которое можно перемещать.
,
Есть другая программа Inspect, которая рисует исключительно
графики. Вводим в терминал inspect, и она запускается. На ось Х должны
поставить напряжение out voltage (anode). Это делается кнопкой
.
Кнопкой
на
Y
ставим
TotalCurrent(anode), предварительно выбрав anode в списке контактов и
TotalCurrent в списке величин. Получаем график тока. Можно вывести
одновременно несколько графиков, например, показать, что TotalCurrent –
это сумма тока дырок и электронов.