２次元構造モデルのための半導体レーザー向けデバイスシミュレーションプログラム

InGaAsP のようなバンドギャップが狭いシステムにお ＜概要＞ いて精度を改善します。 ＬＡＳＴＩＰ(LASer Technology Integrated Program) は、２次元構造モデルに基づいてデバイスの断面構造（寸 法や材料、ドーピング等）と解析条件（バイアス条件等） を定義し、レーザの解析を行うシミュレーションソフト ウェアです。高精度のシミュレーションデータを得るた め様々な物理モデルが採用されています。また、共振器 方向での変化の効果を含まないため計算がより軽く、メッ シュも２次元で設定するため収束がよりスムーズです。 ＜基本機能＞ ポアソン方程式、電流・ホールの連続の方程式、レート 方程式、光学場の波動方程式を解き、バンド図、各種分 布図や特性等を得ることが出来ます。水平横モードの多 モード解析や過渡解析も行えます。 Comparison for GaAs/AlGaAs QW  光出力-電流（Ｌ-Ｉ）特性  電流-電圧（Ｉ-Ｖ）特性 ●アドバンスドオプティクスモデル/ポンプレーザ  ２次元ポテンシャル、電場、電流分布 (Advanced Optics Model(AOM)/Pumped Laser)  電子とホール密度の２次元分布  様々なバイアス条件下でのバンド図 アドバンスドオプティクスモデルを利用することで、  ２次元多重横モードの光学場分布 多層膜材料中の干渉効果等を考慮した高度な光伝播  ２次元局所光学利得分布 の計算ができます。ポンプレーザオプションでは、  半導体中の深いレベルのトラップの占有数と密度の 正確な光学利得モデルを用いることで、光ポンプ作 ２次元分布 用によるレーザ発振に関する特性を計算することが  バイアス電流に対するモード別屈折率依存性 出来ます。  バイアス電流に対するモード別利得と屈折率変化の 依存性  電流に対する自発放出スペクトルの依存性  Ｆａｒ-ｆｉｅｌｄ分布  上記すべての量の時間発展（過渡的モデル）と温度 依存性（一様温度） ＜豊富な材料マクロ＞  Si、Ⅲ-Ⅴ化合物、Ⅱ-Ⅵ化合物、酸化物など GaN系、 InP系、ワイドギャップ等を含む豊富なマクロ群  ３元素、４元素および５元素材料マクロも用意 Optical gain spectrum and indication  ユーザーによる材料特性の変更や新材料を柔軟に作 of pumping and lasing wavelength 成が可能 ●熱オプション ＜主なオプションモジュール＞ (Thermal Option) ●アドバンスド k.p 摂動モデル （Advanced k.p model/Plane Orientations） このオプションでは、熱を考慮して計算します。電極 に境界条件（温度や、電極からデバイスの外へ出る熱 8x8 k.p 摂動モデルを利用することでより高度な k.p 量等）を設定します。熱源としては、電流・バンド間 摂動計算ができます。結晶方位に起因する歪みを伴っ 吸収・損失によるジュール熱、再結合・トムソン・ペ た量子井戸の価電子バンドは k.p 摂動法に基づいて計 ルチエ効果による熱を考慮します。あらかじめ温度依 算されます。価電子バンド混合効果をシミュレーショ 存性のある物性値を持つ物質を設定し、デバイス内の ンに取入れることもできます。8x8k.p 摂動計算では 温度勾配に準じた計算を行います。 2/4

Contour plot of the temperature Optical gain spectrum and indication distribution in a ridge waveguide laser. ●マルチキャビティオプション ●エキシトン／多体効果オプション (Multicavity option) (Exciton/Manybody Option) 複数導波路から構成される光デバイスの計算を行うた 励起子効果を取入れるオプションです。電子・ホール めのオプションです。各導波路において、異なる波長 対の間に働くクーロン引力が放射再結合を強めたり、 での計算が可能です。 クーロン-ホール自己エネルギーと遮蔽交換シフトのた めにクーロン引力が結果としてバンドギャップを減少 ●量子ドットモデル させたりすることを考慮します。多体効果はレーザの (Quantum Dots Model) 特性を予測するのに重要です。 量子ドット計算用のオプションです。歪に依存すポテ ンシャルプロファイルと、異なるバンドの谷(ＨＨ、Ｌ Ｈ、ＣＨ、ｅｔｃ．)に対し異方性有効質量を使うこと で、歪の効果が考慮されます。Zincblende構造と同様 に Wurtzite構造（ＧａＮ系）にも適用できます。 GaAs/AlGaAs, gain spectrum of free carrier vs Coulomb + tail ●インターサブバンドオプション (Intersubband Option(QWIP/QCL)) Optical gain spectrum インターサブバンド遷移モデルを利用することにより QWIP や QC レーザの計算が可能です。確立した微視的 ●タイプ II 型量子井戸輸送モデル なレート方程式でサブバンド占有率を計算します。QC (Type II QW transport) 構造では全ての量子状態に対して、エネルギーレベル とインターサブバンド遷移双極子モーメントが計算さ Type II 型量子井戸に対する特別な量子輸送モデルの れます。QCレーザのサブバンド構造エンジニアリング ためのオプションです。Type II 型多重量子井戸のミ は、巨視的な輸送や空間ホールバーニングの振舞いを ニバンドの精密な計算ができます。暗電流の原因とし 自己無撞着シミュレーションする効果的な第一歩です。 ての材料の光吸収スペクトルおよび自発再結合速度を 3/4

予測することが可能です。量子力学の計算に基づくト ＜基本方程式＞ ンネル電流の非局在輸送に、局所光生成率が考慮され ています。  ポアソン方程式は、ヘテロ界面を含む半導体レーザ のポテンシャルと電荷の関係を記述します。  電子とホールの流れに関する時間依存の連続方程式 はキャリアの再結合関係を支配します。  熱電子放出モデルは量子井戸、傾斜、又は急峻なヘ テロ界面間のキャリア輸送を記述します。  複雑な波動方程式により、光学場の縦、横方向の分 布が複素屈折率に基づいて計算されます。  また、高度な数値解析技術により多重横モードを計 算する事もできます。  時間依存性の入った光子の確率方程式により、光出 力とモード利得、再結合の関係が得られます。 Type-II QWPD: band structure design  有限要素法（ＦＥＭ）により微分方程式は離散化さ れます。ＦＥＭは任意のレーザ形状を取り扱うのに ＜物理モデル＞ 理想的な手法です。  量子井戸におけるサブバンドは正確なキャリア密度 と光学利得を計算できるように解かれます。  歪みのある量子井戸は k･p 理論で取り扱われます。 LASTIPは価電子バンド混合効果を２次元シミュレー ションに取り入れることができます。  量子井戸やバルク物質の光学利得は、有効質量やバ ンドギャップ等の物質パラメータから計算されます。  キャリア間散乱機構を含む利得のぼけは、Lorentz 型、Landsberg型、Asada型などの精巧なモデルによっ て計算されます。  キャリア再結合モデルには、 SRH(Shockley-Read-Hall) 再結合モデル、Auger 再 結合モデル、誘導・自発的放出による再結合モデル が用いられています。 複雑なメッシュ構造の生成例  深いレベルのトラップと動力学モデルは半絶縁体的 な半導体の正確な設計のために導入されています。  青色レーザに用いられている II-VI族化合物の正確 以上は半導体レーザの設計におけるＬＡＳＴＩＰの なモデリングのために、電場に誘起された電離不純 優れた機能を示すいくつかの例をご紹介しました。 物のための Poole-Frenkel モデルが導入されていま ＬＡＳＴＩＰの全ての機能をお試し頂ける無料の試 す。 用版は当社のホームページからお申込みができます。  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、固定された電荷を考慮して精密 詳細は当社ホームページにアクセスしてください。 に計算されます。  バルクと量子井戸中のキャリア濃度はフェルミ分布 によって正確に計算されます。 ＜お問い合わせ＞  ドープされた不純物の荷電状態を精密に記述するた めに、不完全イオン化モデルが用いられています。 クロスライトソフトウェアインク日本支社  その他の高度な機能：電場に依存した移動度、非線 千葉市中央区新田町 33-1ベルファースト 4階 形利得抑制、Far-Field 放射パターンの計算、低温 電話 043-241-2381 におけるシミュレーション、基本方程式は完全に連 www.crosslight.jp 立な形でニュートン法によって自己無撞着的に解か info@crosslight.jp れます。 4/4