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半導体デバイスシミュレータ APSYS(アプシス)の製品紹介
APSYSは半導体レーザーを除くほとんど全てのデバイスの設計・解析に用いることができます。
APSYSは次のようなシリコン、化合物から成るデバイスの設計に用いることができます。
・シリコンMOSFET、バイポーラー・トランジスター、CCD
・SiGe HBT、AlGaAsとInGaAsPから成るHBT
・GaAs MESFETと全ての種類の光検出器
・多重量子井戸を含んだデバイス
(半導体レーザのデバイスシミュレーションにはクロスライトソフトウェア社の製品LASTIPまたはPICS3Dを用意)
このカタログについて
ドキュメント名 | 半導体デバイスのための汎用2D/3D有限要素解析・設計ソフトウェア |
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ドキュメント種別 | 製品カタログ |
ファイルサイズ | 990.7Kb |
登録カテゴリ | |
取り扱い企業 | クロスライトソフトウェアインク日本支社 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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<概要> このオプションでは、熱を考慮して計算します。電極
APSYSは半導体デバイス用の汎用2D/3D有限要素 に境界条件(温度や、電極からデバイスの外へ出る熱
解析・設計ソフトウェアです。半導体デバイスのための柔 量等)を設定します。熱源としては、電流・バンド間
軟な設計・シミュレーション環境に加え、多様な物理モ 吸収・損失によるジュール熱、再結合・トムソン・ペ
デルがAPSYSには組み込まれています。 ルチエ効果による熱を考慮します。あらかじめ温度依
APSYSは、ユーザーが独自のモデルを開発できるよ 存性のある物性値を持つ物質を設定し、デバイス内の
うに設計されています。 温度勾配に準じた計算を行います。
●量子トンネル・トランスポート効果オプション
<優れた機能>
(Quantum Tunneling/Transport Option)
APSYSは2D/3Dのシミュレーターで、ポアソン方
程式、電流の連続方程式、キャリアエネルギー輸送方程 高レベルにドープされたヘテロ接合部や、ショットキー
式、光導波路デバイス(導波路光検出器)のためのスカ 接点における電流の量子トンネル効果は非常に重要な
ラー形式の波動方程式を自己無撞着的に解きます。 電流輸送メカニズムです。また、量子トンネル効果は
APSYSは次のような物理モデルと優れた機能を含ん 共鳴型トンネルダイオード(RTD)においても無視できま
でいます。 せん。このオプションでは、これらのトンネル効果を
考慮することが出来ます。
電場、又はエネルギーに依存した移動度を持つホッ
ト・キャリアの流体力学モデル
柔軟な設定が可能な熱境界条件と、温度依存性を含
んだパラメータを用いた熱輸送方程式
傾斜、又は急峻な形状のヘテロ界面や量子井戸間の
キャリア輸送のための熱電子放出モデル
電場、又はエネルギー依存性を持った衝突電離係数
を用いた衝突電離モデル
深いレベルにトラップされた不純物とその動力学モ
デルは、半絶縁体と絶縁体の正確なモデルにも適用
できるように設計
境界面での状態は、表面フェルミ準位のピン止め、
境界面での再結合、固定シート電荷を考慮して正確
に計算 Band diagram of a simple double barrier
電場に誘起された電離不純物の Poole- Frenkel モ resonant tunneling diode simulated by APSYS
デルがいくつかの新素材のために組込み済み
77K以下の低温におけるシミュレーションも実行 ●拡張型等価屈折率法オプション
可能 PML (Perfectly Match Layer)/EEIM
光導波路モード(多重モードモデル)は任意の複素 (Enhanced Effective Index Method)
屈折率分布について計算可能
歪みの入った量子井戸(バリア)の量子サブバンド 通常レーザ系シミュレーターに於いては、100ミク
はk・p摂動法を用いて計算 ロンオーダーの幅を持つデバイスでも、要素数を減ら
すため発振領域近傍しかモデリングを行いません。そ
<豊富な材料マクロ> の場合光学場を解く際に、横方向の光を閉じ込む為の
強制的な境界条件を設定しなくてはなりません。横方
シリコン、Ⅲ-Ⅴ窒化物、Ⅲ-Ⅴ化合物、Ⅱ-Ⅵ化合物、 向の光の漏れをきちんと見積もる際にこのオプション
酸化物など GaN系、InP系、ワイドギャップ等を含 を使用します。このオプションは右端の境界条件、つ
む豊富なマクロ群 まりX方向の正の向きへの光の漏れに対してのみ機能
3元素、4元素および5元素材料マクロも用意 します。(左右対称形のデバイスが多いため右半分しか
ユーザーによる材料特性の変更や新材料を柔軟に作
モデリングを行いませんので、右方向への漏れだけを
成が可能
計算します。)
標準的な等価屈折率法では、すべての境界におけるモー
<主なオプションモジュール>
ドは0、または指数関数的に減衰するものと仮定され
●熱解析オプション
るため、放射モードを取り扱うことができません。
(Thermal Option)
EEIMオプションを使うと、放射モードを閉じ込め
モードと同様に取り扱うことが出来ます。
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く必要があり、その際このオプションが必要になりま
す。
Simulated substrate leakage wave
for a ridge waveguide laser where it has
its substrate near the confined mode. Electron density distribution corresponding
The device is rotated 90 so that substrate is to the tilted MQW system
placed at 2.2 microns in the +x direction
●LED オプション
●光線追跡オプション (Light Emitting Diode Option)
(Ray Tracing Option)
このオプションは、LED の解析を行います。異なる方
このオプションでは、LED、太陽電池、PD の光線追跡 向での発光スペクトル、内部及び外部発光効率、スイッ
が行えます。また、光線追跡の結果を可視化します。 チング(Turn on/off)特性などの量を計算することがで
複雑な形状を持つ LED やエッジ効果が重要な場合にも きます。また、これらの特性の温度依存性や、温度分
有効なオプションです。 布(熱オプションと組み合わせた場合)を得ることが
できます。
The emission spectrum of the LED
Simulated angular distribution of emission
power for a resonant cavity light emitting
●3次元電流流れオプション
diode (RCLED) with DBR stacks
(3D-Flow Option)
●自己無撞着多重量子井戸オプション
このオプションは、3次元解析を行います。2次元断
(Self-Consistent MQW/Piezo Option)
面を定義したプレーンをつなぎ合わせることで3次元
形状モデルを定義します。
このオプションは、量子井戸層に強い電界がかかって
いる場合(ピエゾ効果等)、キャリアの波動関数(シュ
レーディンガーの波動方程式)を計算する際にその効果 <適用例>
を考慮します。また、シュタルク効果も考慮されます。
APSYSは半導体レーザ(当社製品LASTIPと
多重量子井戸の場合、通常では量子井戸 1 つ 1 つに対
PICS3Dでシミュレーションが可能です)を除く
しての波動関数を解きます。しかし、各量子井戸層の
ほとんど全てのデバイスの設計・解析に用いる事がで
間にあるバリア層が量子効果をもつほど薄い場合、こ
きます。
の多重量子井戸領域の全領域にわたって波動関数を解
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APSYSは次のようなシリコン、化合物から成るデ
バイスの設計に用いる事ができます。
シリコンMOSFET、バイポーラー・トランジ
スター、CCD
SiGe HBT,AlGaAsとInGaAsP
から成るHBT
GaAs MESFETやQWIPを含む全ての種類
の光検出器
多重量子井戸を含んだデバイス
化合物、薄膜や多接合型太陽電池
ワイドギャップ半導体などのデバイスの設計 A comparison of drain characteristics of the
bipolar transistor in the last figure with and
without the nonisothermal model
<出力例>
APSYSで出力されるデータの代表的なものは以下の
通りです。
電流-電圧(I-V)特性
ポテンシャル、電場、電流の空間分布
流体力学モデルにおけるホット・キャリア温度の空
間分布
熱輸送モデルで用いられる格子温度の空間分布
様々なバイアス条件のもとでのバンド図
任意の周波数帯における交流小信号応答解析の結果
価電子バンド間の相互作用モデルを用いた量子井戸
のサブバンドの計算結果
The 2D distribution of electron energy
半導体中の深いレベルにトラップされた不純物占有 in an N-MOSFET
数と密度の空間分布
光検出器などの光デバイスの光モード分布
LEDの自然放出スペクトルの電流依存性
<動作環境>
Windows 10/8/7 64 bit, UNIX 系に対応可能
1.5GHz 以上の CPU 2GB 以上のメモリ
10GB 以上の記憶媒体空き容量
<計算例>
Band diagram of GaAs/AlGaAs
Superlattice with variable well widths
優れたAPSYSの全ての機能がお試し頂ける試用版
をご用意しております。
<お問い合わせ>
クロスライトソフトウェアインク日本支社
千葉市中央区新田町 33-1ベルファースト 4階
電話 043-241-2381
Schematic of an NPN transistor simulated www.crosslight.jp
info@crosslight.jp
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