先上公式:
其中P是入射的光功率,η是量子效率(quantum yield),也叫量子产率、量子产额,其实就是一个光子能产生多少电子(假设电子和空穴一样多,都是载子),h是普朗克常量6.62607004E-34 J/s,v是入射光频,hv乘积就是光子能量,被P一除就是每秒光子数量,再乘量子效益,就是每秒载子数。W,L和D是半导体的宽,高和长。所以G就是单位体积的载子产生速率(carrier generation rate)。
怎么在软件里面算这个值呢?公式里很多系数都需要手动添加定义,真正用到的仿出来的结果其实是P,就是我们给各光频激励,然后得到半导体的吸收功率。那是不是需要计算半导体结构的所有吸收功率和体积呢?其实不用那么复杂,利用power loss density/SAR监视器就可以了,P/WLD是功率密度,都算好了。所以方法就像计算人体的比吸收率一样,只是人体不是太阳能板,我们晒太阳之后不产电~~~
所以唯一需要设置的是材料密度,把公式里面剩下的量加进去,量子效率、频率、普朗克这三个,当然这个密度值已经不是材料实际密度了,是为了等效计算载子产生速率的修改值。而且和频率有关了,不同频率量子效率不同,我们就需要定义不同的密度值。
模型展示我们用自带案例,之前用这个案例写过光频传输线仿真:
中间材料是光导体硅材料,这次我们把密度改掉,这里假设我们研究的频率1.55um量子收益η为80%,然后THz量级e12也加上去,这里没加频率,等下我们在后处理里面加。
而四周的二氧化硅我们用小很多的量子效率,因为基本不导电:
然后监视器加个1.55um的功率损耗:
然后加个SAR后处理,选计算点SAR,定义激励功率,比如1mW,就是光信号的功率。
最后用后处理再加上频率和SAR,频率单位也是THz,单位可改成1/m^3/s,就是单位体积单位时间内产生的电子数。
然后开始仿真就行了,这些后处理都是可以提前定义,然后仿真直接拿结果的,结果也是可以数据导出。
最后总结:
没啥好总结的...就是利用公式转换,半导体也能和SAR扯上关系。
(内容、图片来源:CST仿真专家之路公众号,侵删)
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