第32章：伽伐尼输运

来源: Sentaurus Device User Guide W-2024.09 PDF 第1053-1055页

模型描述

用于分析半导体器件中磁场效应的输运方程，控制器件内部电子和空穴流动的方程必须建立并求解。

为此，常用的基于漂移-扩散的载流子电流密度 和 模型必须加入磁场依赖项，以考虑控制器件内部电子和空穴流动的输运方程中的作用力——载流子上的洛伦兹力[1][2][3]：

其中 ，且：

• 是不考虑迁移率的电流矢量（见第 933 页电流密度）。
• 是霍尔迁移率。
• 是磁感应矢量， 是该矢量的大小。

霍尔迁移率和漂移迁移率的垂直（横向）分量通过 和 关联，其中 和 表示霍尔散射因子。在体硅的情况下，典型值为 和 。

使用伽伐尼输运模型

在命令文件的 Physics 部分中，使用关键字 MagneticField= (<x>,<y>,<z>) 指定磁场矢量。

以下示例施加了平行于 z 轴的 0.1 Tesla 磁场：

Physics {... 
    MagneticField = (0.0, 0.0, 0.1)
}

此参数可以扫描（见第 137 页的物理参数扫描）。

连续性方程的离散化方案

Sentaurus Device 在恒定磁场中使用修改的连续性方程离散化方案。该方案在 Scharfetter-Gummel 近似中对有效电场有一个附加项，即在此近似中，伯努利函数的参数有一个附加的磁项。该离散化方案具有良好的收敛性和网格稳定性（新近似不需要特殊网格）。

NOTE

您不能将伽伐尼输运模型与以下模型结合使用： hydrodynamic、impact ionization、aniso、piezo 和 quantum modeling。

磁场值是收敛的关键参数。对于掺杂依赖迁移率，收敛性在 T 以内是可靠的。对于更一般的迁移率，收敛性的磁场极限为 T。

参考文献

[1] W. Allegretto, A. Nathan, and H. Baltes, "Numerical Analysis of Magnetic-Field-Sensitive Bipolar Devices," IEEE Transactions on Computer-Aided Design, vol. 10, no. 4, pp. 501–511, 1991.

[2] C. Riccobene et al., "Operating Principle of Dual Collector Magnetotransistors Studied by Two-Dimensional Simulation," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 41, no. 7, pp. 1136–1148, 1994.

[3] C. Riccobene et al., "First Three-Dimensional Numerical Analysis of Magnetic Vector Probe," in IEDM Technical Digest, San Francisco, USA, pp. 727–730, December 1994.