Im folgenden werden die Modelle für die
Bandkantenenergien [4], für die Elektronen- und
Löchermasse [4] und die für Beweglichkeiten für
und
angeführt.
Für den Bandabstand von wird folgendes Modell verwendet:
wird in
angegeben und T ist die
Gittertemperatur in K. Abbildung 7.3 zeigt die
Bandabstände von
.
Abbildung 7.3: Bandabstände von im für
technische Anwendungen relevanten Temperaturbereich.
Der Bandabstand für Indiumarsenid ist definiert mit
Für den Bandabstand von wird die Formel
verwendet. ergibt sich aus (7.1) mit
x=0. C ist der sogenannte
Bowing-Parameter [4]. Abbildung 7.4 zeigt
die Bandabstände von
.
Abbildung 7.4: Bandabstände von im für
technische Anwendungen relevanten Temperaturbereich.
Tabelle 7.1 enthält alle Parameter für die Modellierung der Bandabstände.
Tabelle 7.1: Parameter für die Modellierung der Bandabstände.
Üblicherweise werden für die Bauelementsimulation die Bandabstände der Halbleitermaterialien verwendet. Für die Modellierung der abrupten Grenzflächen werden jedoch die Energiedifferenzen der Bandkanten an den Übergängen benötigt. Die Leitungs- und Valenzbandkanten müssen daher explizit modelliert werden. Die Bandkantenenergien ergeben sich aus
mit den entsprechenden Parametern für die Bandabstände je nach Material.
Die effektiven Massen für werden geschrieben als
und für als
Die Parameter für die effektiven Massen finden sich in Tabelle 7.2.
Tabelle 7.2: Parameter für die Modellierung der
effektiven Massen.
Die Beweglichkeit der Ladungsträger für das Drift-Diffusionsmodell entspricht der Modellierung in [7]:
ist die Nullfeldbeweglichkeit,
ist
die Sättigungsgeschwindigkeit der Ladungsträger und
ist der Betrag der treibenden Kraft.
Eine bessere Modellierung der Geschwindigkeitssättigung der Elektronen im Rahmen der klassischen Drift-Diffusionsnäherung ist mit der folgenden empirischen Funktion möglich [19]:
Dieses Beweglichkeitsmodell berücksichtigt auch die negative
differentielle Steigung der
Abhängigkeit wenn der Betrag der treibenden Kraft im Bereich der
kritischen Feldstärke
liegt und sich die
Elektronen zunehmend im L-Band aufhalten, wo ihre effektive Masse
wesentlich höher ist als im
-Band und ihre Beweglichkeit
dementsprechend gering ist.
Die Modellierung der Beweglichkeit für das hydrodynamische Modell lautet [17]
ist die Temperatur der Ladungsträger und
ist
die Gittertemperatur. Dieses Beweglichkeitsmodell entspricht dem
Beweglichkeitsmodell der klassischen Drift-Diffusion
wenn man lokales Energiegleichgewicht annimmt:
Man erhält somit
Setzt man (7.13) gleich (7.14) erhält man das Trägertemperaturmodell, das implizit für die Drift-Diffusionsnäherung unter Berücksichtigung der Geschwindigkeitssättigung in (7.14) verwendet wird:
Dieses Vorgehen ist jedoch für jede Formulierung von
möglich. Für das heuristische und empirisch
verifizierte Modell (7.11) erhält man etwa das
Trägertemperaturmodell
Die Parameter für die Beweglichkeitsmodelle sind in Tabelle 7.3 zusammengefaßt.
Tabelle 7.3: Parameter für die Modellierung der
Beweglichkeiten.