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.