Mach-Zehnder 광변조기 슬랩 저항

아래 링크, Traveling wave Mach-Zehnder Modulator의 전기적 특성을 시뮬레이션 하고 있습니다.
https://apps.lumerical.com/modulators_charge-transport-simulation.html

[첫번째 질문]
tw_modulator.ldev 및 tw_modulator_Rslab.lsf 파일을 이용해서 변조기의 저항을 정확하게 구하고자 합니다.
예제의 방법대로 하면 Slab 부분의 저항은 구할 수 있지만 Rib waveguide 코어 부분에서 저항은 계산되지 않습니다(첨부 그림 표시). 왜냐하면 저항을 계산할 때, 코어 부분에 depletion 영역과 인접한 n,p 도핑된 실리콘 영역이 있음에도 불구하고 모두 Ground contact(Metal)으로 처리되기 때문입니다. Ground contact의 폭을 조절을 해도 변조기의 depletion 영역만 정확하게 포함시키기도 어려울 것 같은데, 좋은 방법이 없을까요?

[두번째 질문]
tw_modulator_RF.lms 에서는 위 TWM의 RF 특성을 시뮬레이션 합니다. 중요한 부분이 sheet 저항으로 들어 가는 부분인데 n반도체 p반도체 부분이 각각 8000옴으로 들어가 있습니다. 설명부분에서는 TWM의 1.6ohm-cm를 반영해서 넣었다고 되어 있습니다. 하지만 앞서 문의 드린 Device 시뮬레이션에서 Slab 저항은 1.9ohm 또는 1.9ohm-cm입니다. 어떤 계산에 의해서 n반도체 p반도체 부분이 8000옴으로 들어갈 수 있는지 설명을 부탁드립니다. (tw_modulator_RF.lms에서도 슬랩저항 값을 이용하기 때문에 첫번째 질문에서 처럼 정확하게 구하는 것이 매우 중요하다고 생각합니다.)

[세번째 질문]
tw_modulator_RF.lms에서 PN Junction 부분은 Capacitor로 모델링 됩니다. 입력된 값은 2e-16 입니다. 이 값도 TWM 전기 시뮬레이션으로 부터 얻을 수 있는 값인데, DC 커패시턴스도 있고, 1MHz, 100MHz, 10GHz에서 전압별로 시뮬레이션한 값들이 있습니다. 결과가 크게 차이는 나지 않지만 조금씩 다릅니다. DC와 AC 커패시턴스 결과 중 특정 전압에 대해서 어떤 결과를 tw_modulator_RF.lms에 입력해야 하나요? 예제 설명에서는 2e-16 (at V= 0.63V), 0.20 fF/um이라고 되어 있는데, DC/AC 커패시턴스 결과를 보면 0.5V만 되어도 모두 0.20 fF/um보다 작습니다. 대략 0.20 fF/um로 넣은 것인가요?

답변 부탁드립니다.

답변이 지연되어 죄송합니다. 세가지 질문 중 우선 첫번째 질문에 대한 답변을 드립니다. 나머지에 대한 답변은 좀 더 확인을 해보고 드리도록 하겠습니다.

Rib 부분 중 Depletion 영역이 아닌 나머지 영역을 \(R_{slab}\) 계산에 포함을 시키고자 하는 것으로 이해를 했습니다. 그렇다면, 시뮬레이션을 통해 bias 에 따른 depletion 층의 폭(\(W\))을 계산하는 과정이 필요할 것 같습니다.
첨부한 시뮬레이션 파일[ tw_modulator_DEVICE_R1.ldev (2.6 MB) ]을 실행하고 이어서 다음의 스크립트를 실행하면, reverse bias 값에 따른 다음과 같은 bandstructure 를 얻게 됩니다.

band = getresult(“CHARGE::band”,“bandstructure”);

V = band.V_cathode;
nV = length(V);
x = band.x;
Ec = band.Ec;

plot(x*1e9,pinch(Ec),“x (nm)”,“Conduction band (eV)”);

leg = cell(nV);
for (i=1:nV) {
leg{i} = num2str(V(i))+’ (eV)’;
}
legend(leg);

image

Depletion 영역은 순수한 capacitance 로 표현을 해줄 수 있으므로, 이 bandstructure로부터 depletion 영역의 경계를 찾고 그 부분을 ground 로 잡은 후 \(R_{slab}\) 을 구해주면 되리라 생각합니다.

두 번째 질문에 대한 답입니다. 지금 다루는 예는 오래 전의 예로서 논문의 결과에 맞추기 위해 임의로 fitting 을 한 것으로 보입니다. Update 된 예제를 보면, CHARGE 에서 사용한 결과를 그대로 적용을 하고 있습니다.
https://apps.lumerical.com/tw-modulator.html

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