关于在fdtd中仿真金属材料的hot carrier generation 问题


#1

老师你好,
我想在fdtd里面仿真不同的金属几何结,在太阳光谱下,构上hot carrier 激发和generation rate的情况。因为不同的金属结构应该会excite 不同强度的plasmonic effect,localized的电场强度不同,对 hot carrier generation rate 应该会有一定的影响。我建立了两种几何结构,它们分别是nano triangle 和 nanorod, 我用的是normal incident 的plane wave. 但是我并没有发现有plasmonic的效应被激发出来?请问我应该如何设置?

另外,我想把这个金属产生的carrier generation rate 当成源然后import到device里面去,然后在瞬态模式下,看这些电子需要多少fs 才能被注入到半导体里面去 (0v bias)?请问这样一种coupling 和仿真device支撑吗? 从理论上只需要解一个duffusion equation 就可以。

谢谢 期待你的解答。


#2

Hi @yi.tian,

你好。FDTD里面plasmonic effect对于网格和材料拟合都很敏感。如果没有你的仿真文件,我们很难知道你的仿真存在什么问题。但是有一些通用的仿真plasmonic effect的技巧,请参见网页Introduction to Plasmonic Simulations Video里面的视频。

DEVICE是可以仿真瞬态的。请参见网页Transient Simulation,里面介绍的是CMOS image sensor的瞬态仿真。相同的仿真方法也可以用到太阳能电池的仿真。

希望这些可以帮到你 :slight_smile:


#3

你好,谢谢你的回复:
我现在把我做的几个简单的仿真attach在附件上请你帮我看看。
FDTD:

  1. 我想仿真金属纳米结构不同的curvature,在solar spectrum的条件下,热电子的产生率问题。
    a. 理论越尖的结构,由于spp mode的影响,产生的热电子越多。
    想请你帮我看下我的这个仿真set up 是否正确。我想采用垂直入射的光源不知道可以吗?

Device:

我在想在device仿真,0v 电压关于热电子注入半导体的问题,仿真程序已经上传。
1.我用在fdtd里,把金属针产生的 热电子 generation rate, 输入到device里。
2.我想用transient mode, 去仿真,热电子被注入到半导体的时间。(这个应该是求解diffusion equation,由于没有加电压,电子的注入效率是由浓度差决定的。)
3. 但是结果不对,我看不到瞬态的电流强度变化。
请您帮我检查下我们这个仿真设置。
还有如果我想算总电流,是因该把仿真结果里面的Jn, Jp 加起来吗?请问他们的单位是多少?

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谢谢 期待您的尽快回复。


#4

不好意思, 最近比较忙, 有些中文工程师也出差了, 我今天準备看你的档, 但好似出现问题没法下载, 你能再上传一次吗? 或者用其他云服务?


#5

与同事求证,DEVICE的CHARGE目前尚不能仿真hot carrier,因为我们仅求解漂移-扩散方程。
但是光学仿真是可以考虑plasmonic effect的,能不能激发SPP,与材料和激发光源的波长和角度等有关。
此外,我们不计算由金属产生的carrier generation rate,仅计算半导体材料的,因为金属在CHARGE里面是理想金属。