pn结silvaco

### PN结在Silvaco TCAD中的模拟

#### 创建网格结构
为了创建用于PN结仿真的网格文件，可以在Deckbuild命令行工具中通过`mesh`指令定义网格参数并保存为`.str`文件。例如：

MESH
X.METHOD BRICK
Y.METHOD BRICK
X.MIN -50U X.MAX 50U
Y.MIN -1E-7 Y.MAX 1E-7
X.PARTITION LIN 20
Y.PARTITION LOG 10
END

此脚本设置了横向和纵向的分隔方式以及范围，并指定了分区数量来控制精度[^1]。

#### 定义材料属性与掺杂分布
接着利用Athena模块指定半导体材料特性及其杂质浓度梯度。对于简单的硅基PN结模型来说，通常会涉及N型区向P型区过渡的部分。下面是一个简化版的例子：

ATHENA
STRUCTURE FILE="pn_junction.str"
REGION MATERIAL=SILICON
IMPURITY BORON PROFILE=GAUSSIAN CENTER=-25U WIDTH=5U DENSITY=1E18
IMPURITY PHOSPHORUS PROFILE=GAUSSIAN CENTER=25U WIDTH=5U DENSITY=1E18
SAVE STRUCTURE FILE="doped_pn_junction.str"
QUIT

这里设定了硼作为受主原子形成P区域而磷则充当施主构成N侧；两个高斯函数描述了各自沿x轴中心位置处的最大掺杂密度及扩散宽度。

#### 设置物理模型与边界条件
进入Atlas环境之后，需配置求解器使用的具体方程组形式、接触面电位差等初始设定项。如下所示：

ATLAS
READ FILE="doped_pn_junction.str"
MODEL MODELS=ALL
CONTACT LEFT TYPE=METAL VOLTAGE=0.0
CONTACT RIGHT TYPE=METAL VOLTAGE=0.6
OUTPUT FILE="iv_curve.dat" VARIABLES=CURRENT,VOLTAGE
GO ATLAS
TONYPLOT iv_curve.dat

上述代码片段激活了所有可用模型选项，并给定两端金属触点间的工作电压值（此处假设正偏置情况），最后导出了I-V曲线数据以便后续分析可视化处理。