半導体デバイスのための汎用2D/3D有限要素解析・設計ソフトウェア

＜概要＞ このオプションでは、熱を考慮して計算します。電極 ＡＰＳＹＳは半導体デバイス用の汎用２Ｄ/３Ｄ有限要素 に境界条件（温度や、電極からデバイスの外へ出る熱 解析･設計ソフトウェアです。半導体デバイスのための柔 量等）を設定します。熱源としては、電流・バンド間 軟な設計・シミュレーション環境に加え、多様な物理モ 吸収・損失によるジュール熱、再結合・トムソン・ペ デルがＡＰＳＹＳには組み込まれています。 ルチエ効果による熱を考慮します。あらかじめ温度依 ＡＰＳＹＳは、ユーザーが独自のモデルを開発できるよ 存性のある物性値を持つ物質を設定し、デバイス内の うに設計されています。 温度勾配に準じた計算を行います。 ●量子トンネル・トランスポート効果オプション ＜優れた機能＞ （Quantum Tunneling/Transport Option） ＡＰＳＹＳは２Ｄ/３Ｄのシミュレーターで、ポアソン方 程式、電流の連続方程式、キャリアエネルギー輸送方程 高レベルにドープされたヘテロ接合部や、ショットキー 式、光導波路デバイス（導波路光検出器）のためのスカ 接点における電流の量子トンネル効果は非常に重要な ラー形式の波動方程式を自己無撞着的に解きます。 電流輸送メカニズムです。また、量子トンネル効果は ＡＰＳＹＳは次のような物理モデルと優れた機能を含ん 共鳴型トンネルダイオード(RTD)においても無視できま でいます。 せん。このオプションでは、これらのトンネル効果を 考慮することが出来ます。  電場、又はエネルギーに依存した移動度を持つホッ ト･キャリアの流体力学モデル  柔軟な設定が可能な熱境界条件と、温度依存性を含 んだパラメータを用いた熱輸送方程式  傾斜、又は急峻な形状のヘテロ界面や量子井戸間の キャリア輸送のための熱電子放出モデル  電場、又はエネルギー依存性を持った衝突電離係数 を用いた衝突電離モデル  深いレベルにトラップされた不純物とその動力学モ デルは、半絶縁体と絶縁体の正確なモデルにも適用 できるように設計  境界面での状態は、表面フェルミ準位のピン止め、 境界面での再結合、固定シート電荷を考慮して正確 に計算 Band diagram of a simple double barrier  電場に誘起された電離不純物の Poole- Frenkel モ resonant tunneling diode simulated by APSYS デルがいくつかの新素材のために組込み済み  ７７Ｋ以下の低温におけるシミュレーションも実行 ●拡張型等価屈折率法オプション 可能 PML (Perfectly Match Layer)/EEIM  光導波路モード（多重モードモデル）は任意の複素 (Enhanced Effective Index Method) 屈折率分布について計算可能  歪みの入った量子井戸（バリア）の量子サブバンド 通常レーザ系シミュレーターに於いては、１００ミク はｋ･ｐ摂動法を用いて計算 ロンオーダーの幅を持つデバイスでも、要素数を減ら すため発振領域近傍しかモデリングを行いません。そ ＜豊富な材料マクロ＞ の場合光学場を解く際に、横方向の光を閉じ込む為の 強制的な境界条件を設定しなくてはなりません。横方  シリコン、Ⅲ-Ⅴ窒化物、Ⅲ-Ⅴ化合物、Ⅱ-Ⅵ化合物、 向の光の漏れをきちんと見積もる際にこのオプション 酸化物など GaN系、InP系、ワイドギャップ等を含 を使用します。このオプションは右端の境界条件、つ む豊富なマクロ群 まりＸ方向の正の向きへの光の漏れに対してのみ機能  ３元素、４元素および５元素材料マクロも用意 します。（左右対称形のデバイスが多いため右半分しか  ユーザーによる材料特性の変更や新材料を柔軟に作 モデリングを行いませんので、右方向への漏れだけを 成が可能 計算します。） 標準的な等価屈折率法では、すべての境界におけるモー ＜主なオプションモジュール＞ ドは０、または指数関数的に減衰するものと仮定され ●熱解析オプション るため、放射モードを取り扱うことができません。 （Thermal Option） ＥＥＩＭオプションを使うと、放射モードを閉じ込め モードと同様に取り扱うことが出来ます。 2/4

く必要があり、その際このオプションが必要になりま す。 Simulated substrate leakage wave for a ridge waveguide laser where it has its substrate near the confined mode. Electron density distribution corresponding The device is rotated 90 so that substrate is to the tilted MQW system placed at 2.2 microns in the +x direction ●LED オプション ●光線追跡オプション (Light Emitting Diode Option) (Ray Tracing Option) このオプションは、LED の解析を行います。異なる方 このオプションでは、LED、太陽電池、PD の光線追跡 向での発光スペクトル、内部及び外部発光効率、スイッ が行えます。また、光線追跡の結果を可視化します。 チング(Turn on/off)特性などの量を計算することがで 複雑な形状を持つ LED やエッジ効果が重要な場合にも きます。また、これらの特性の温度依存性や、温度分 有効なオプションです。 布（熱オプションと組み合わせた場合）を得ることが できます。 The emission spectrum of the LED Simulated angular distribution of emission power for a resonant cavity light emitting ●３次元電流流れオプション diode (RCLED) with DBR stacks （3D-Flow Option） ●自己無撞着多重量子井戸オプション このオプションは、３次元解析を行います。２次元断 (Self-Consistent MQW/Piezo Option) 面を定義したプレーンをつなぎ合わせることで３次元 形状モデルを定義します。 このオプションは、量子井戸層に強い電界がかかって いる場合（ピエゾ効果等）、キャリアの波動関数(シュ レーディンガーの波動方程式)を計算する際にその効果 ＜適用例＞ を考慮します。また、シュタルク効果も考慮されます。 ＡＰＳＹＳは半導体レーザ（当社製品ＬＡＳＴＩＰと 多重量子井戸の場合、通常では量子井戸 1 つ 1 つに対 ＰＩＣＳ３Ｄでシミュレーションが可能です）を除く しての波動関数を解きます。しかし、各量子井戸層の ほとんど全てのデバイスの設計・解析に用いる事がで 間にあるバリア層が量子効果をもつほど薄い場合、こ きます。 の多重量子井戸領域の全領域にわたって波動関数を解 3/4

ＡＰＳＹＳは次のようなシリコン、化合物から成るデ バイスの設計に用いる事ができます。  シリコンＭＯＳＦＥＴ、バイポーラー･トランジ スター、ＣＣＤ  ＳｉＧｅ ＨＢＴ，ＡｌＧａＡｓとＩｎＧａＡｓＰ から成るＨＢＴ  ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴやＱＷＩＰを含む全ての種類 の光検出器  多重量子井戸を含んだデバイス  化合物、薄膜や多接合型太陽電池  ワイドギャップ半導体などのデバイスの設計 A comparison of drain characteristics of the bipolar transistor in the last figure with and without the nonisothermal model ＜出力例＞ ＡＰＳＹＳで出力されるデータの代表的なものは以下の 通りです。  電流-電圧（Ｉ－Ｖ）特性  ポテンシャル、電場、電流の空間分布  流体力学モデルにおけるホット・キャリア温度の空 間分布  熱輸送モデルで用いられる格子温度の空間分布  様々なバイアス条件のもとでのバンド図  任意の周波数帯における交流小信号応答解析の結果  価電子バンド間の相互作用モデルを用いた量子井戸 のサブバンドの計算結果 The 2D distribution of electron energy  半導体中の深いレベルにトラップされた不純物占有 in an N-MOSFET 数と密度の空間分布  光検出器などの光デバイスの光モード分布  ＬＥＤの自然放出スペクトルの電流依存性 ＜動作環境＞  Windows 10/8/7 64 bit, UNIX 系に対応可能  1.5GHz 以上の CPU 2GB 以上のメモリ  10GB 以上の記憶媒体空き容量 ＜計算例＞ Band diagram of GaAs/AlGaAs Superlattice with variable well widths 優れたＡＰＳＹＳの全ての機能がお試し頂ける試用版 をご用意しております。 ＜お問い合わせ＞ クロスライトソフトウェアインク日本支社 千葉市中央区新田町 33-1ベルファースト 4階 電話 043-241-2381 Schematic of an NPN transistor simulated www.crosslight.jp info@crosslight.jp 4/4