Photonics – Chinese

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Ansys Insight: 如何添加掺杂半导体材料的折射率

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      Q:我发现FDTD数据库中没有掺杂硅(N型或P型)的数据。也就是说,目前只可以做本征硅(不掺杂硅)的模拟,而不能做掺杂硅的模拟,如何解决这个问题?或者必须自己测量掺杂硅的数据,自己加进去呢?

      A:对于FDTD,只要有材料的折射率,就可以模拟。 但是,对器件来说,例如脊形波导,掺杂后产生的折射率变化不仅与掺杂浓度有关,还与掺杂的工艺(是高斯分布,误差截断函数分布或者其它)以及几何形状有关,另外如果添加电压,当然还与电压有关,此时需要先用电学CHARGE软件计算载流子的浓度空间分布,然后作为折射率微扰动Attribute再输入到FDTD材料库里面进行仿真,可以参见这个说明添加折射率变化: 如何添加由温度或者载流子变化产生的折射率变化

      如果是研究均匀掺杂的体材料情况,一般是可以找到解析计算公式的,空间任意一点的折射率都相同,这个时候可以将折射率变化添加到本征硅的折射率数据里面,这个比较简单,例如硅 https://kb.lumerical.com/en/ref_sim_obj_charge_to_index_conversion.html

      如果用户能找到掺杂后某种半导体材料的折射率数据,当然可以自行输出,例如Sampled3d 数据,可以参见这个帖子:Creating new sampled data materials in FDTD

      同样道理,如果折射率随温度而变,也可以先通过HEAT仿真,再通过添加Attribute的方法仿真不同温度对器件的影响。 掺杂和热Attribute的说明参见这个连接 : 如何添加由温度或者载流子变化产生的折射率变化

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