FDTD使用平面波激勵塊材半導體後的二維載子生成率分布

fdtd

#1

請問在FDTD的3D仿真中, 使用一個backward z-axis 方向的plane wave source 去激勵一塊在source下方的半導體, 並使用generation rate analysis 的 analysis group 記錄在x-y 與光源垂直的面上不同深度的二維carrier generation rate. 為什麼平面波源會產生許多局域性且週期性的載子生成率分布呢? 感覺是不合物理的(似乎plane source在空間中產生多模干涉?). 請教如何輸出合理的仿真結果呢?

我調整過generation rate analysis group裡面的periods和average dimension都沒有改變.
FDTD邊界都是PML, plane source 距離半導體3微米.

謝謝!


#2

根据你的描述,结构是周期的,又用了平面波,你是不能都用PML边界的,只能在Z方向用PML,而XY必须用周期边界条件。
此外,要获得整个结构的生成率,应该用三维监视器(分析组)。不过由于三维监视器需要很多内存,初始测试可以用二维。
如果问题没有得到解决,你可以简化你的仿真文件并发布到这里以便我们检查。


#3

根據您的建議, 我更改了邊界條件並也測試了平面光源從不同垂直距離入射的結果:

(1). 當XY面上的邊界條件都改成Periodic時, 類似多模干涉結果的圖樣消失, 得到了預期的結果.

(2). 所以是不是可以說plane source 必須加上合適的邊界條件才是真正的平面波源, 單獨使用平面波源和預設的PML得到的應該是一個是有限相干長度的單模光源, 因為調整不同塊材與光源之距離我發現塊材表面的pattern不盡相同.

相當感謝


#4

原则上说,plane source 必須与合適的邊界條件,即周期(或Bloch)边界联合使用才能保持平面波的性质不变(波前是一个平面);如果平面波与PML联合使用,就将平面波截断因而产生衍射(绕射)效应。个别情况下如果不能用其它方法仿真,在衍射波没有与感兴趣的物体相互作用的前提下,也可以近似使用。

不是相干长度的改变,而是有衍射产生。