光柵薄膜被廣泛運(yùn)用于光伏發(fā)電，光學(xué)薄膜和減反射涂層的場景中。不同的光柵尺寸設(shè)置可以達(dá)到不同的減反射效果。本案利用Rsoft軟件介紹光柵薄膜的建模與仿真。

1. 新建仿真模塊

Simulation tool選擇DiffractionMOD，即衍射模塊求解工具。由于目標(biāo)模型是周期性光柵結(jié)構(gòu)，一次仿真Dimension選擇2D。

2. 添加模型結(jié)構(gòu)幾何體

點擊segment后在需要建立的位置畫出該幾何體的大致樣子，主要是確定幾何體的兩個端位置。

右擊生成的幾何體，具體編輯其尺寸和材料屬性。在模塊尚未引入任何材料的前提下，需要添加接下來使用的材料。點擊Materials控件，進(jìn)入編輯材料。

本模型中光柵基底為Si材料，光柵為InP材料，因此需要在材料庫中查詢半導(dǎo)體材料。雙擊semiconductor后展開材料庫，依次點擊選擇InP和Si后，點擊右方Use Material，將兩種材料引入模型。

在幾何體上依次編輯材料下拉框選擇屬性。

材料屬性定義完成后繼續(xù)定義幾何體尺寸。

*注意Rsoft軟件中長度單位默認(rèn)為um。

3. 定義全局變量

在Rsoft中，一種方便確定各數(shù)值大小的方法是定義全局變量，使用全局變量進(jìn)行數(shù)值大小確定，在依賴性較強(qiáng)的設(shè)置中非常實用。

點擊Edit Symbols，添加變量名稱和數(shù)值。

點擊New symbol后編輯變量名稱name和表達(dá)式。這里需要定義光柵常數(shù)即用period周期值表示，本案中設(shè)為1um。

4. 設(shè)定光柵和基底的寬度

同樣分別右擊光柵和基底，在Component Width中輸入該式。注意本案中光柵常數(shù)為1um，光柵寬為0.5um。至于基底寬度，此處設(shè)置為2um，而實質(zhì)是通過邊界條件拓展為無限大的。

5. 定義求解區(qū)域

點擊compute modes控件，在下圖對話框中設(shè)置求解區(qū)域邊界值。

在本案中由于是2D仿真，所以Y軸方向長度不需要考慮與編輯。設(shè)定X軸方向的區(qū)域極大值和極小值分別為-period/2和period/2的前提是幾何體的中心x坐標(biāo)本身設(shè)置為0。這樣保證計算區(qū)域邊界分布在光柵兩邊。

6. 查看計算結(jié)果

本案中仿真求解300~1200nm波段的反射和吸收。仿真計算結(jié)束后會自動跳出結(jié)果作圖，可在窗口中查看反射率和吸收率。同樣可以將結(jié)果進(jìn)行格式輸出，如圖片或txt等。

后續(xù)可根據(jù)光譜進(jìn)行定向光柵結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通常影響光柵減反射效果的因素有材料、光柵常數(shù)、薄膜厚度、光柵形貌等。

本案為用戶介紹了利用Rsoft軟件進(jìn)行簡單的矩形光柵的反射率和吸收率的仿真計算。比起其他數(shù)值模擬軟件，Rsoft有著計算速度快，計算結(jié)果更加嚴(yán)格精確等特點。

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