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基于 GaAs–AlGaAs–InGaAs–InP 材料体系的拟势垒 HEMT 的直流特性分析，主要包括：

• 在 DEVEDIT 中构建设备
• 模拟一组 Id–Vds 曲线
• 模拟 Id–Vgs 特性
• 基本器件参数提取

输入文件内容

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# (c) Silvaco Inc., 2019
go atlas
# EB simulation
# SECTION 1: Mesh input

输入文件的第一部分在 DEVEDIT 中构建 HEMT 的几何结构、材料区域、掺杂分布和电极。所考虑的结构是 非平面、带有非矩形凹槽栅的结构，展示了 DEVEDIT 生成任意形状几何结构的重要能力。

器件基于 GaAs 衬底，采用 双通道 HEMT 概念：InGaAs 通道夹在两个 AlGaAs 区域之间。结构中还在通道上下的 AlGaAs 层中引入了 两层 δ 掺杂（脉冲掺杂），建模时采用厚度约 10 Å 的窄层。δ 掺杂通常用面密度 (cm⁻²) 表示，需要根据层厚换算为体掺杂浓度 (cm⁻³)

δ 掺杂在现代 HEMT 技术中非常关键，用于向通道提供额外载流子，并改善阈值电压及其他器件参数的控制。源极和漏极帽区采用 GaAs。在实际器件中，源/漏电极合金通常会深入到通道以下。建模时在源/漏下方区域引入重掺杂，垂直方向掺杂分布设为高斯型，水平方向近似为互补误差函数。DEVEDIT 提供了指定任意二维掺杂分布的函数手段。AlGaAs (Al 含量 0.22) 和 InGaAs (Ga 含量 0.78) 的组分比例在 DEVEDIT 中通过区域属性定义。网格则通过设定基本约束并在关键区域沿 x/y 方向细化自动生成。

DEVEDIT 会生成两类文件：输入文件和结构文件。前者可在 DeckBuild 中运行以生成结构文件（并作为输入文件的第一部分附带）。后者则可直接由 Atlas 在 MESH 语句中调用。需要注意的是，DEVEDIT 输入文件可像普通输入文件一样编辑，可以修改掺杂类型与数值、调整区域尺寸，更重要的是，DEVEDIT 输入文件也能直接在 DEVEDIT 图形界面中加载，以便使用菜单选项修改结构。

在 Atlas 中的仿真从读取 DEVEDIT 生成的结构开始。DeckBuild 提供了 DEVEDIT 与 Atlas 的自动接口，因此结构可以直接传递，无需在输入文件中显式写 MESH 语句（示例中该语句被注释掉）。若没有该接口，则必须用 MESH 语句手动加载结构和网格

理解输入代码

• bound.cond !apply max.slope=28 max.ratio=300 rnd.unit=5e-05 line.straightening=1 align.points when=automatic
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    - 控制 **边界条件和网格生成规则** 的一条设置语句
    - **`bound.cond`**
        指定网格边界条件 (boundary conditions) 与控制参数。主要用于保证网格质量、避免过度倾斜或尺寸突变
    - **`!apply`**
        表示该条件**尚未应用**（这是 DEVEDIT 语法的一种标记，带 `!` 的参数通常是一个逻辑开关，用户可修改后启用）
    - **`max.slope=28`**
        限制网格边界的 **最大斜率变化**（即相邻网格线的角度差不超过 28°）。
        目的：避免生成过于尖锐或扭曲的单元。
    - **`max.ratio=300`**
        限制相邻网格单元的 **尺寸比**，即长宽比或相邻单元大小的比例不超过 300。
        目的：防止出现极度细长的网格单元。
    - **`rnd.unit=5e-05`**
        定义 **网格坐标的最小舍入单位**（这里是 5×10⁻⁵ μm）。
        作用：保证数值精度，避免浮点误差导致的非对齐。
    - **`line.straightening=1`**
        启用 **网格线拉直功能**，让网格边界尽量光滑，减少锯齿状。
    - **`align.points`**
        表示在生成网格时尝试 **对齐关键点**（如区域交界、掺杂边界、电极边界）。
    - **`when=automatic`**
        设置触发条件为 **自动**，即由 DEVEDIT 在网格生成过程中自动判断是否应用上述约束。
    
  
  - ```
    imp.refine min.spacing=0.02
  
  
  - **`imp.refine`**
     表示针对 **掺杂分布 (impurity regions)** 进行网格加密。
     由于掺杂浓度可能变化很剧烈（尤其是 delta 掺杂、结区过渡区），需要更密集的网格来捕捉电势和载流子分布。
  - **`min.spacing=0.02`**
     定义在加密区域内，网格点之间的最小间距为 **0.02 μm**。
     即使其他地方的网格较稀疏，在掺杂梯度显著的区域，DEVEDIT 也会强制插入足够的网格点，使网格细化到 0.02 μm。
  

• extract init inf="hemtex05_4.log"
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    - `extract init`：初始化提取过程（告诉提取工具从哪里开始读取数据）。
    - `inf="hemtex05_4.log"`：指定输入文件，也就是 `.log` 文件，通常是由 `solve` 计算生成的运行日志文件，里面包含了电压、电流、能带、电荷分布等数值结果。
  
  - ```
    extract name="Vt" (xintercept(maxslope(curve(v."gate",i."drain"))))
  
  
  - **`extract name="Vt"`**
     定义提取的参数名为 **Vt**（阈值电压）。
  - **`curve(v."gate", i."drain")`**
     指定曲线：横坐标是 **栅压 (v."gate")**，纵坐标是 **漏电流 (i."drain")**。
     → 也就是从仿真结果（log 文件或 runset 中的 IV 数据）里取出 **Id–Vg 曲线**。
  - **`maxslope(...)`**
     在这条曲线上寻找 **斜率最大的点**，即曲线最陡的地方。
     → 对应 **最大跨导 gm**。
  - **`xintercept(...)`**
     通过该点的切线外推，求其与 **横轴 (Vg 轴)** 的交点。
     → 这个交点的 Vg 值就定义为 **阈值电压 Vt**。
  

模拟结果Id-Vds 和 Id-Vgs

净掺杂浓度	漏极电压/电流	对比