如何添加掺杂半导体材料的折射率

折射率
掺杂
本征
半导体

#1

Q:我发现FDTD数据库中没有掺杂硅(N型或P型)的数据。也就是说,目前只可以做本征硅(不掺杂硅)的模拟,而不能做掺杂硅的模拟,如何解决这个问题?或者必须自己测量掺杂硅的数据,自己加进去呢?
A:对于FDTD,只要有材料的折射率,就可以模拟。
但是,对器件来说,例如脊形波导,掺杂后产生的折射率变化不仅与掺杂浓度有关,还与掺杂的工艺(是高斯分布,误差截断函数分布或者其它)以及几何形状有关,另外如果添加电压,当然还与电压有关,此时需要先用DEVICE的电学CHARGE软件计算载流子的浓度空间分布,然后作为折射率微扰动再输入到FDTD材料库里面进行仿真,可以参见这个说明添加折射率变化: https://kb.lumerical.com/en/ref_sim_obj_index_perturbation_material.html
如何添加由温度或者载流子变化产生的折射率变化

参见一些例子
https://kb.lumerical.com/en/index.html?pic_modulators.html
https://kb.lumerical.com/en/index.html?pic_photodetectors.html

如果是研究均匀掺杂的体材料情况,一般是可以找到解析计算公式的,空间任意一点的折射率都相同,这个时候可以将折射率变化添加到本征硅的折射率数据里面,这个比较简单,例如硅
https://kb.lumerical.com/en/ref_sim_obj_charge_to_index_conversion.html

如果用户能找到掺杂后某种半导体材料的折射率数据,当然可以自行输出,例如Sampled3d 数据,可以参见这个帖子: