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プロセス/デバイスシミュレーション統合環境(TCAD)でのLED 3D解析ツール
プロセスシミュレーター(CSuprem)とデバイスシミュレーター(APSYS)を統合したTCADで多重量子井戸(MQW)構造LEDの解析を紹介。ポテンシャル、電流密度、温度とキャリア分布をシミュレートし結果を3Dで表示。デバイス断面構造の設定にはGUIインターフェイスを持ったLayerBuilder(標準付属)を使用。電極などレイアウトパターンは、GDSフォーマット対応の、MaskEdior(標準付属)で作成。これらの情報をもとに、CSupremで3Dメッシュとドーピングプロファイルを生成。デバイスシミュレーター(APSYS)で、電気的な特性(IQEなど)と熱的特性をシミュレーション。また、オプション機能のオプトウィザード(Optowizard)を用いて、光線追跡(raytracing)またはFDTDによる光抽出が可能。
RCLEDデバイスを例にクロスライトのデバイスモデリングと解析
RCLEDの様々なタイプの解析例を紹介。（InGaAs/AlGaAs RCLEDを例に実験結果と比較。VCSELと似た構造をもちGaAs/AlGaAs材料の多重量子井戸(MQW)のRCLED。離調DBR(detuned DBR)を持つRCLED。長い共振器をもつRCLED）デバイスシミュレーターAPSYSはオールインワンの解析とデザインアプローチを可能にする。
InGaN/GaN量子ドットLEDのデバイス解析ツール
LEDデバイスを例に量子ドット(quantum dots)のモデルを解説。量子ドットサイズごとの発光スペクトル(EL spectrum)をシミュレーション。また、実験結果とも比較。量子輸送の有無によるI-V特性をシミュレーション、結果を比較。また、実験結果とも比較。量子効率の解析、比較。量子ドットの密度の違いによる量子効率や発光スペクトルを比較。また、量子ドット(quantum dots)と量子井戸(quantum wells)のLEDデバイスの特性を比較。
青色発光ダイオードにおける分極電荷の効果とデバイス構造最適化のための解析ツール
様々な物理モデル。（ウルツ鉱材料に応じた多重量子井戸(Multiple Quantum Wells)モデルに基づくk.p.理論。表面分極電荷(polarization surface charge)/自己無撞着モデル(self-consistent model)。量子井戸(quantum wells)または量子ドット(quantum dots)のための多体(Manybody)利得(gain)/自然放出(spontaneous emission)理論。非平衡量子輸送モデル(Non-equilibrium quantum transport model)。）InGaN/GaN MQWの青色LEDの特性における分極電荷の効果の有無を比較。（バンド図(band diagram)、ELスペクトル(EL spectrum)、I-V特性(I-V curve)、内部量子効率(IQE: internal quantum efficiency)）また、構造の最適化を検討。（インジウム(In: indium)組成の依存性、量子井戸(quantum well)数の依存性、量子井戸(well)/障壁層(barrier)の厚さ依存）
表面構造を持ったInGaN/GaN MQW LEDの3D解析ツール
プロセスシミュレータCSupremで3D構造デバイスを構築。APSYSとFDTDの組合せによる表面構造(textured surface)のモデリング手順を紹介。電気特性と光学特性をAPSYSと3D光線追跡を用いて計算。（FDTDデータで3D光線追跡を行い光パワーを抽出）クロスライトソフトウェアのいくつかのモジュールを組合わせることで表面構造を持つLEDを正確に計算可能。
量子ドットデバイスの3次元解析ツール
量子ドット(quantum dots)デバイスのモデリングは、微視的なモデルを構築・解析しその結果を巨視的なモデルに取りこむ手順を経る。微視モデルは様々な矩形や円柱状の3次元量子ドットが可能。ひずみ効果(strain effect)も考慮。GaN基板のウルツ鉱構造(wurtzite structure)も亜鉛鉱型結晶構造(zincblende structure)と同様に適用可能。巨視的なモデルにおけるバンド図(band diagram)、PLの計算果と実験の結果比較、光利得スペクトル(optical gain spectrum)、広がりなしのスペクトル(spectrum without broadening)、温度依存、利得スペクトル(gain spectra)、レーザ発光の振舞い(lasing behaviour)を例示。
垂直共振器面発光レーザの解析ツール
PICS3D内臓のVCSELモジュールにおける自己無撞着モデルの概要。基本的なVCSELモデリングを解説。また、次のような特徴を紹介。自動VCSEL共振器デザインモジュール(VCSEL cavity design module)、光ポンプVCSEL(optically pumped VCSEL)、多横モードの計算(multi-lateral models calculation)、EIM(effective index method)を用いた多モード共振波長(resonating wavelength of multimode)、非対称(non-symmetric)VCSEL、矩形(rectangular shape)VCSEL、多モード過渡解析(Multimode transient simulation)、垂直外部共振器面発光レーザ(VECSEL: vertical external cavity surface emitting laser)。
フォトニック結晶半導体レーザの3次元解析ツール
クロスライトの3次元TCADはフォトニック結晶半導体レーザ(PhCLD)解析のためのFDTDおよび電気-光シミュレーション環境を統合。クロスライトの3次元TCADは電気的ポンピングPhCLDをデザイン、最適化するためのツール。ユーザーフレンドリーで実用的なGUIはオリジナルのGDSIIレイアウトから最終的にレーザー発光特性のシミュレーションまでをカバー。
InP基板上に多重量子井戸をもつマッハツェンダー型光変調器の物理モデルによる解析ツール
マッハツェンダー型光変調器のシミュレーションには微視的な量子井戸モデルから導波路とシステムに関連する回路モデルまで必要。クロスライトはマッハツェンダー型光変調器の設計に対して統合された最先端のソリューションを提供する。資料では、さまざまな物理的数理的モデルを紹介し、実際のモデリングの例を解説。
タイプII型量子井戸構造を持つ光受光素子の解析ツール
適用可能なモデルと機能を紹介。（タイプ-II型量子井戸(Type-II MQW)の組を150対インプットコマンドでくくるテクニック。複合多重量子井戸(Complex MQW)光利得(optical gain)モデルからタイプ-II型量子井戸の光利得/光吸収スペクトルを求める。タイプ-II型量子井戸のバンドアライメント(band alignments)によって吸収スペクトルをデザイン。量子力学に基づいたミニバンド(mini-band)モデルの効果）
アバランシェフォトダイオードの解析ツール
APD(Avalanche Photodiodes)のシミュレーションで利用されるAPSYSの物理モデルを紹介。(ドリフト拡散(drift-diffusion)と流体力学(hydrodynamic)モデル。衝突電離(impact ionization)と過剰雑音(excess noise)要因。共振状態(Resonant condition))また、APDデバイスのモデリングと解析結果について紹介。（InP/InGaAs SAGCM APDのモデリング。InGaAs/AlGaAs RCE SAGCM APDのモデリング。GaAs/AlGaAs PIN APDのホットキャリア(hot carrier)モデル）
GaN HEMTのデバイス解析ツール
APSYSの電界効果トランジスタ(FET)デバイス解析に利用する物理モデルを説明。量子バリスティック電流輸送(Quantum ballistic current transport)モデルの紹介。APSYSによるGaN HEMTの非平衡グリーン関数法(NEGF: Non-Equilibrium Green's Function)と移動拡散方程式によるシミュレーション結果を比較。I-V特性の形状においてNEGFによる結果は実験結果に類似。
HEMTシミュレーションにおける解析ツール
「GaN/AlGaN HEMTにおける圧電分極(Piezoelectric charge)、核形成層(nucleation layer)と半絶縁トラップ(semi-insulating traps)」、「GaN/AlGaN HEMTにおけるホットキャリアトラップ(Hot Carrier Trapping)」、「InGaAs HEMTにおけるインパクトイオン化効果」の各課題を具体的なデバイスでシミュレーション、結果を解説。
SiC MESFETの3次元デバイス解析ツール
MaskEditorによるマスクパターン設計、CSupremによるプロセスシミュレーション、APSYSによるデバイスシミュレーンまでのフローで設定のポイントを紹介。また計算結果をグラフィカルにプロットし解析のポイントや特性を例示。
ハイボルテージMOSFETの2/3次元デバイス解析ツール
ハイボルテージ(High Voltage) MOSFETを題材に2次元/3次元シミュレーションを紹介。内容：プロセスシミュレーターCSupremとデバイスシミュレーターAPSYSのモデルを概観、プロセスシミュレーションについて解説、300V LDMOSのブレークダウン(Breakdown)の解析、フローティングゲート(floating gates)の3次元シミュレーション、ハイブリッドIGBT(hybrid IGBT)の3次元シミュレーション。
