[发明专利]一种n型Si材料中电子输运问题的Monte Carlo模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于光学基础理论仿真与计算研究领域，涉及一种n型Si材料中电子输运问题的Monte Carlo模拟方法。

背景技术

从发现Si材料到后来Si材料的迅速发展以及创新，有着漫长的历史。第一代商业Si晶体管由Texas Instrument在1954年5月制造出。因为Si材料有着良好的绝缘界面，好的温度稳定性以及低廉的成本等优势，所以在微电子工业中一直有着重要的作用。研究半导体材料中载流子的输运过程，计算漂移速度与迁移率，将有助于我们了解半导体材料的内部结构，进而把握半导体器件的工作特性。在过去的几十年里，对于漂移速度与迁移率的测定大多采用实验直接测量的方法，比如TOP法、霍尔效应法、电流电压特性法、SIC法等，对于较大尺寸的器件，这些方法都可以得到较准确的结果。但是随着集成电路行业的迅速发展，所制造的器件的尺寸也越来越小。对于小型器件的模拟，上边这些传统的实验方法测得的结果精度远远不够。而此时作为计算数学分支之一的Monte Carlo方法在核反应计算方面的快速发展，为我们解决这一问题提供了思路。Monte Carlo方法可以较好地解决多维或者是因素比较多的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用Monte Carlo方法建立模型来计算n型Si材料中电子的平均漂移速度与迁移率的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种n型Si材料中电子输运问题的Monte Carlo模拟方法，主要包括以下四个步骤：

一、载流子散射机制的确定以及对应输入条件下各种散射率的计算：

在设定好模拟温度、外电场强度以及半导体掺杂浓度三个基本模拟条件后，半导体载流子的散射方式直接决定了载流子碰撞的方式以及碰撞后的波矢量及能量的分布，进而影响着其下一步的运动状态。依据发明中所提出的散射机制(半导体载流子的电离杂质散射与品格散射)，计算在基本仿真条件下电离杂质散射与声学声子散射的散射率。

经过推导后的电离杂质散射的散射率计算公式为：

W(k)=2πh·NZ2e4N(EK)ϵ2·δ(EK′-Ek)(4k2+qD2)qD2]]>

式中：N(E_K)——状态密度，表达式如下：