半導體元件量測實驗 單元一：元件量測模擬 張書通
大綱 MOS C-V 程式(fit C-V量測曲線) AMPS-1D程式(fit solar cell元件特性曲線)
大綱 MOS C-V 程式 AMPS-1D程式
MOS C-V Characteristics 考慮電子／電洞在反轉區和累積區的分佈。這些分佈是由解Schroedinger和 Poisson方程式自洽（self-consistently）得來的。 Fermi－Dirac分佈使用矽（100）面的物理參數。 此模擬是寫在Matlab上的，主要是由三個檔案：cmos.m、shelec.m、 shhole.m所組成。它是由UC Berkeley Device Group所設計的。 開始執行Matlab之前，我們可以先來編輯cmos.m的參數。 fid1=fopen('cvdata','w'); % Initialize output file; first arg is filename T = 300; % temperature (K) Ns =9E17; % Substrate doping concentration (cm^-3) %(-/+ for n/p-type); Tox=28E-8; % Oxide thickness (cm) pd = 1; % consider poly depletion? 1: yes 0: no Npoly=-2.2e20; % Poly doping (- means n-type; + means p-type) Vfb=99; % 99 means autocalculate, else uses value % autocalculate uses Npoly and Ns (see below) % For metal gate, please input Vfb here Dvc= 1e-4; % small signal voltage for capacitance np=sign(Ns); % (do not edit this line) n-sub or p-sub Vstart=(-1)*np*0.3; % Silicon Voltage: start (accumulation) Vend=np*1.4; % Silicon Voltage: end (inversion) Nvstep=20; % number of voltage steps
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AMPS-1D模擬軟體操作介紹 主畫面有三個參數設定: 元件模式設定 元件操作條件 元件結構材料參數 元件模式設定分： DOS模式 LIFETIME模式 AMPS-1D軟體主畫面
AMPS模擬軟體操作介紹 -- Conti 元件操作條件設定： 電壓偏壓設定 照光條件 操作溫度：一般設定為300k 電壓偏壓設定 操作溫度設定 照光條件設定
AMPS模擬軟體操作介紹 -- Conti 元件結構、材料參數設定: 正向接觸及背向接觸中的參數包含 邊界條件參數 表面復合速率 反射率 元件各層資訊： 包含各層介電係數、遷移率、掺雜濃度、能隙、電子親和力、帶尾能態、gap能態、膜厚及網格設定。 正向、背向接觸參數設定 各層資訊參數設定
AMPS模擬軟體操作介紹 -- Conti 帶尾能態(Band tail states): AMPS帶尾參數設定包含帶尾能態初始能態密度(GDO、GAO)、特性能階(ED、EA)、捕獲面積(TSIG)。
AMPS模擬軟體操作介紹 -- Conti Gap states parameter: 非晶矽材料包含懸浮鍵(dangling bond)，會補捉或釋放電子，在費米能量附近形成高斯分佈的缺陷能態(Defect states)。 AMPS gap states 參數設定包含 gap states高斯峰值能態密度(NDG、NAG) 、高斯峰值能隙(ENONG、EACPG)、能隙標準差(WDSDG、WDSAG)及捕獲面積(GSIG)。 Gap states參數設定畫面 高斯施子、受子能態密度分佈
模擬結果：非晶矽太陽電池 p-i-n各層帶尾能態及gap能態分佈圖 Jsc (mA/cm2) Voc (V) FF EFF (%) 非晶矽 14.663 0.93 0.664 9.05 p-i-n各層帶尾能態及gap能態分佈圖
模擬結果：微晶矽太陽電池 p-i-n各層帶尾能態及gap能態分怖圖 Jsc (mA/cm2) Voc (V) FF EFF (%) 微晶矽 20.14 0.5 0.654 6.587