Energy band diagram program 추천. 이렇게 쉽게 에너지 밴드 다이어그램을 그릴 수 있습니다. 프로그램 추천

반도체를 공부하는 학생이나, 반도체를 업으로 살고 있는 사람들에게는 energy band diagram 에너지 밴드 다이어그램을 자주 접하고, 또 자주 그리고 있을 것입니다. 매번 손으로 그리고, 원하는 단자에 전압을 인가했을 때 변화하는 fermi level과 intrinsic level과의 변동 폭 등을 확인하기 위해 그림을 여러 번 그리는 경우가 다양하게 발생합니다.

 

그래서, energy band diagram을 쉽게 그리는 프로그램을 소개하고자 합니다. 이에 앞서, Energy band diagram을 그릴 수 있는 tool을 먼저 몇 가지 소개해 보고자 합니다.

 

가장 쉽게 energy band diagram을 그릴 수 있는 방법은 파워포인트 ppt나 손으로 그리는 것이 가장 쉽습니다. 다만 지식과 수식에 의존하여 그려야 하기 때문에 정확하고 정교한 그림을 그리기 위해서는 다소 부족한 부분이 있습니다.

 

두 번째로는 matlab 매트랩을 이용하여 energy band diagram 수식을 넣어 기본적인 변화를 관찰하는 방법이 있습니다. 수식을 이용한 변화를 볼 수 있기 때문에 정확한 변화를 볼 수는 있으나, 프로그래밍을 해야 하는 단점이 있습니다.

 

세 번째로 보다 정교한 움직임과 변화를 보기 위해서는 TCAD simulation을 활용하여 확인이 가능합니다. TCAD simulation의 경우 원하는 PN junction, MOSFET, HEMT, BJT, Fin-FET, Nano wire, 3D MOSFET 등등 다양한 구조를 1차 제작 후 원하는 위치에서의 energy band diagram의 변화를 전압별로 볼 수 있으며, 전자와 정공 즉 electron과 hole에 대한 변화도 함께 볼 수가 있습니다. TCAD simulation이 정답처럼 느껴질 수 있지만, energy band diagram을 보기 위해 들여야 하는 공이 너무 많으며, simulation 되는 시간도 필요하기 때문에 가장 정교하고 정확할 수 있으나, 시간이 매우 오래 걸리며 simulation 전문 지식이 필요하다는 아쉬운 점이 있습니다.

 

가장 쉬우면서도 논문에 삽입이 가능할 정도로 정교한 energy band diagram 작성 프로그램을 소개하겠습니다. 아래가 바로 그 결과 출력물입니다. 프로그램 명은 Multi-dielectric energy band diagram program입니다. (This Multi-dielectric energy band diagram program helps you to draw energy band diagram and shows the various banding effect by different voltages. This program is provided by BOISE STATE UNIVERSITY for free.)

 

 

해당 프로그램은 BOISE STATE UNIVERSITY 대학에서 제공되는 프로그램으로 무료 사용입니다. 링크는 저작권 이슈가 있을 수 있어 검색 키워드로 본 포스팅 하단에 남겨 두겠습니다.

 

해당 프로그램을 사용하면 가장 심플한 MOS 구조에서 dielectric material을 종류별 두께 별 변화시키면서 simulation이 가능합니다. 또한 전압을 인가하여 energy band banding 효과와 CV curve를 확인할 수 있습니다. 이 외에도 flat band voltage, equivalent oxide thickness, threshold voltage, electric field 등을 계산한 결과 값을 도출할 수 있습니다. 윈도우와 맥 (Mac) 모두 지원하는 프로그램이기 때문에 어떤 운영체제에서도 사용이 가능합니다. 이 프로그램의 최대 장점은, 별도의 프로그래밍 작업이 없다는 것과, 클릭만으로 energy band diagram을 만들어 즉시 simulation 할 수 있다는 점입니다.

 

단순히 SiO2 dielectric 하나의 layer에 대해서만 energy band diagram을 그리는 것이라면 사실 이러한 프로그램은 필요가 없습니다. 하지만 HEMT, BJT, high-k metal gate device처럼처럼 다양한 물질이 사용될 경우 전압 별 band banding 효과와 tunneling 전류 변화에 대해서 분석할 때 해당 프로그램이 매우 큰 도움이 될 수 있습니다.

 

해당 프로그램의 경우 사용하여 논문 작성 시에는 출처를 요청하는 내용이 있었고, 해당 프로그램도 일부 approximation이 들어가기 때문에 100% 정답이라고 하기는 어려울 수 있습니다. 다만 현상에 대한 해석과 분석을 위해서는 분명 시각적인 도움을 받을 수 있기 때문에 좋은 tool이라고 할 수 있습니다.

 

Energy band diagram을 그리는 프로그램에 대해서 알아보았습니다. 향우 포스팅에서는 energy band diagram에 대해서 공부하는 것과 함께 energy band gap, fermi level, fermi level pinning 등 전반적인 energy band diagram에 대해서도 한번 정리하겠습니다.

구글 검색 키워드 : BOISE STATE UNIVERSITY and Multi-dielectric energy band diagram program (검색 결과에서 주소가 .edu로 끝나는 것을 선택하면 됩니다.)