CHARGE
關注創建者：Ansys中國 創建時間：2022-02-25
CHARGE的視頻教程
使用Ansys Lumerical 設計III-V電吸收調制器
此次Ansys Lumerical推出的新功能可讓設計者更準確地仿真III-V集成光學器件中的電吸收調制器的響應，將詳細介紹Ansys Lumerical對于III-V電吸收調制器的完整仿真流程，包括使用CHARGE仿真量子井中的電場、使用FDE/FEEM計算波導模式、以及使用MQW計算隨著外施電壓改變的吸收系數、折射率與穿透機率。
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LS-DYNA巖石循環爆破/重復起爆-完全重啟動技術
該技術經常被應用在SCI文章中，如1區SCI《Rock damage control for large-diameter-hole lateral blasting excavation based on charge structure optimization》的深孔分段爆破開挖。若對學習有幫助，期待5星好評。
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CHARGE的實例教程
EMA3D Charge仿真材料在各種低能量和高能量、時間變化的充電環境中的表面充電，如空間等離子體、沉淀靜力學和三電效應等
EMA3D Charge的高保真度預測可幫助工程師更深入了解充放電現象。這些深度信息會對產品設計產生重大影響，有助于工程師確定充放電事件可能對電氣組件造成的損壞以及損壞的程度。在早期設計階段降低風險，可減少后期重新設計以及高成本產品故障的幾率。
美國宇航局約翰遜航天中心EMC工程師表示：“EMA3D Charge具有許多令人驚嘆的功能。例如，它不僅易于操作，而且其網格機械計算機輔助設計（CAD）模型可顯著簡化從航天器結構模型到分析結果的過程。此外，它還能夠對航天器進行充電分析，由于航天器會通過直接接觸月球塵埃進行充電，同時通過接觸月球表面或附近的空間等離子體進行充電，因此我們從中看到了這款解決方案所蘊含的巨大價值?！?雖然EMA3D Charge的技術在此前已經應用于電子及航空航天產業，但它是首款完全專注于充放電預測的解決方案。通過利用Ansys SpaceClaim創建直觀的用戶界面和工作流程，EMA3D Charge可將CAD導入、設計與簡化、仿真設置與網格劃分、結果概括和可視化整合在統一的求解器技術中。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler指出：“EMA3D Charge填補了市場同類仿真產品的空白。此前，工程師在仿真充放電事件時，不僅要瀏覽多個代碼，而且還要采用極具挑戰性的工作流程，缺乏完整的解決方案。EMA3D Charge是一款完整的解決方案，可提供高保真度分析和端到端工作流程，有助于提升效率?！?/span>
展開 EMA3D Charge仿真材料在各種低能量和高能量、時間變化的充電環境中的表面充電，如空間等離子體、沉淀靜力學和三電效應等
EMA3D Charge的高保真度預測可幫助工程師更深入了解充放電現象。這些深度信息會對產品設計產生重大影響，有助于工程師確定充放電事件可能對電氣組件造成的損壞以及損壞的程度。在早期設計階段降低風險，可減少后期重新設計以及高成本產品故障的幾率。
美國宇航局約翰遜航天中心EMC工程師表示：“EMA3D Charge具有許多令人驚嘆的功能。例如，它不僅易于操作，而且其網格機械計算機輔助設計（CAD）模型可顯著簡化從航天器結構模型到分析結果的過程。此外，它還能夠對航天器進行充電分析，由于航天器會通過直接接觸月球塵埃進行充電，同時通過接觸月球表面或附近的空間等離子體進行充電，因此我們從中看到了這款解決方案所蘊含的巨大價值?！?雖然EMA3D Charge的技術在此前已經應用于電子及航空航天產業，但它是首款完全專注于充放電預測的解決方案。通過利用Ansys SpaceClaim創建直觀的用戶界面和工作流程，EMA3D Charge可將CAD導入、設計與簡化、仿真設置與網格劃分、結果概括和可視化整合在統一的求解器技術中。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler指出：“EMA3D Charge填補了市場同類仿真產品的空白。此前，工程師在仿真充放電事件時，不僅要瀏覽多個代碼，而且還要采用極具挑戰性的工作流程，缺乏完整的解決方案。EMA3D Charge是一款完整的解決方案，可提供高保真度分析和端到端工作流程，有助于提升效率?！?/span>
展開 EMA3D Charge仿真材料在各種低能量和高能量、時間變化的充電環境中的表面充電，如空間等離子體、沉淀靜力學和三電效應等
EMA3D Charge的高保真度預測可幫助工程師更深入了解充放電現象。這些深度信息會對產品設計產生重大影響，有助于工程師確定充放電事件可能對電氣組件造成的損壞以及損壞的程度。在早期設計階段降低風險，可減少后期重新設計以及高成本產品故障的幾率。
美國宇航局約翰遜航天中心EMC工程師表示：“EMA3D Charge具有許多令人驚嘆的功能。例如，它不僅易于操作，而且其網格機械計算機輔助設計（CAD）模型可顯著簡化從航天器結構模型到分析結果的過程。此外，它還能夠對航天器進行充電分析，由于航天器會通過直接接觸月球塵埃進行充電，同時通過接觸月球表面或附近的空間等離子體進行充電，因此我們從中看到了這款解決方案所蘊含的巨大價值?！?雖然EMA3D Charge的技術在此前已經應用于電子及航空航天產業，但它是首款完全專注于充放電預測的解決方案。通過利用Ansys SpaceClaim創建直觀的用戶界面和工作流程，EMA3D Charge可將CAD導入、設計與簡化、仿真設置與網格劃分、結果概括和可視化整合在統一的求解器技術中。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler指出：“EMA3D Charge填補了市場同類仿真產品的空白。此前，工程師在仿真充放電事件時，不僅要瀏覽多個代碼，而且還要采用極具挑戰性的工作流程，缺乏完整的解決方案。
展開 關鍵詞：FDTD；Charge；可調諧；MOS結構；載流子濃度
電光開關的等離子體吸收體的電可調諧性是高度可調的。通過施加偏置電壓，在氧化物層中產生較大的場強，同時載流子在氧化物-半導體界面處形成累積層或耗盡層（金屬的載流子濃度較大，耗盡層相比于半導體來說可以忽略不計）。載流子濃度的變化引起折射率的改變，導致光譜特性也發生變化，利用這一點，我們可以制作電偏置的開關。如題1所示，我們的設計采用金屬-氧化物-半導體電容器配置（MOS），包括金屬Au鏡面，氧化鈦間隔層和半導體氧化銦錫（ITO）材料。鋁在紅外具有高反射率，因此是一種合適的結構材料。作為活性層的 ITO 薄膜被插入元表面和間隔物之間。Au層和ITO層作為電極材料，當在 ITO 和底部 Au 之間施加電壓時，ITO 層中的自由電子會在 ITO 和氧化鈦的界面附近聚集。氧化鈦具有很高的相對介電常數（κ =81），因此內部可以產生很強的電場，載流子也因此可以大量聚集。因此，通過外加電場效應載流子的積累，可以實現ITO折射率的顯著電壓可調變化，從而對入射的偏振光實現光學性能的調諧，即電光開關。
圖1 MOS結構及加電偏置示意圖
透明導電氧化物（TCO）中的ITO作為一種有前途的等離子體材料被廣泛研究，具有低損耗和制造兼容性，ITO的光學介電常數可以用Drude模型近似：
其中，ε∞是高頻介電常數，ω是光波的角頻率，γ是與自由載流子阻尼系數，wp是等離子屏率。
展開 為了獲得一個合理的幾何優化結構，必須首先為所有原子定義charges?？梢允褂肕aterials Studio的Charges工具來實現，該工具可以從Modify菜單得到。對任何系統Charges都可以被平衡，提供了兩種不同的charge平衡方法：QEq和Gasteiger。也可以從Forcite Calculation對話框的Energy選項卡直接訪問Charges功能。在本例中，將使用QEq方法進行charges計算。
在Energy選項卡的Charges下拉菜單中選擇Charge using QEq。
在執行幾何優化之前最后的步驟是束縛金屬原子的坐標，這樣做是假設表面結構與塊體結構是相似，并且氫原子不對表面結構產生顯著的修改。為了得到更高的精度和進行詳細的研究，在執行幾何優化之前，馳豫晶體表面是必要的。
按住ALT并雙擊任意一個W原子，所有的W原子都將被選中。
將Task從Energy改為Geometry Optimization，將Quality改為Fine。
點擊More...按鈕，顯示Forcite Geometry Optimization對話框，將Maximum number of iterations改為1000，關閉對話框。
最小化算法的默認值是Smart算法，它是一個由最陡下降法和共軛梯度法(CG)串聯的方法。
選擇Energy選項卡，設置Forcefield 為Universal。
為了獲得一個合理的幾何優化結構，必須首先為所有原子定義charges?？梢允褂肕aterials Studio的Charges工具來實現，該工具可以從Modify菜單得到。對任何系統Charges都可以被平衡，提供了兩種不同的charge平衡方法：QEq和Gasteiger。
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為了仿真載流子的分布，使用CHARGE模塊對電荷和靜電勢進行自洽仿真。隨后，MODE模塊將利用載流子濃度信息，計算材料折射率實部和虛部的相應變化。這些參數隨后被導出至INTERCONNECT模塊，其中包括電壓相關的結電容。INTERCONNECT元件庫為行波調制器的設計與仿真提供了所需的靈活性。
根據既定方案，新思科技與EMA將使用電磁充放電仿真工具Ansys Charge Plus?，開發并應用基于物理的分析流程，評估在相關月球等離子體環境下，航天服材料、多層堆疊結構以及典型的航天服特征的表現。
本文原刊登于Ansys.com：《Ansys optiSLang Charges Up Innovation at Wolfspeed》
作者： Mazen El Hout | Ansys產品市場營銷高級經理
編輯整理：葉一帆 | Ansys 高級應用工程師
“目前市場上缺乏支持這種閉環分析的工具，但現在我們發現，Ansys optiSLang可以填補這一空白。
接著介紹使用Lumerical MODE，CHARGE 求解器仿真MZM，計算半導體結構的寄生參數串聯HFSS,算出眼圖。以及使用MQW求解,計算EAM調制器不同well的吸收譜，將其n k 帶到FDTD觀察光的傳播與吸收，進一步了解光吸收影響載子濃度的分布。
時間：4月28日 ，10:00-11:00
合作伙伴：上海莎益博
地點：線上
費用：免費
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Ansys Lumerical CHARGE和Ansys Lumerical MQW求解器：對LED的電流-電壓（I-V）曲線、自發發射功率頻譜和內部量子效率進行仿真。
Ansys Lumerical求解器工作流程概覽
Ansys Speos軟件：使用來自Lumerical套件求解器的光譜強度數據執行系統級仿真，并充當虛擬光度實驗室。
圖2：微環調制器結構示意圖
圖3：在Lumerical CHARGE中進行電學仿真
如圖2、3為一個一個基于p-i-n結的硅基微環電光調制器，微環部分由p-i-n脊形波導構成，中間部分由本征硅作為波導，兩邊分別為p型和n型重摻雜區域，通過載流子注入機制實現電壓對載流子濃度的調制。
我們將以Ansys Lumerical上的案例為基礎，從基本的硅光調制器開始，介紹調制器的基本原理、性能指標、常見結構、設計流程、建模仿真等步驟，使用Ansys Lumerical CHARG、HEAT以及INTERCONNECT等軟件，最終完成單個光子器件到光子集成電路的仿真設計。接下來讓我們從光學調制的基本概念開始。
什么是光學調制？
例如，可以從電荷輸運仿真 (CHARGE) 和特征模式分析 (MODE) 來表征電光調制器的調制響應，并使用 HEAT 求解器分析熱效應。類似地，可以使用電磁傳播 (FDTD) 結合 CHARGE 來仿真探測器的響應度和帶寬。
用戶可以為VCSEL和CHARGE仿真添加額外的對象，例如襯底、觸點、CHARGE電邊界條件和監視器。此外，還可以檢查和調整材料的電學和光學屬性。最后，還可以調整VCSEL和CHARGE/MQW求解器選項。
FDTD被譽為微納光子器件仿真的黃金標準；MODE是面向平面光波導類器件開發的瑞士軍刀；CHARGE求解載流子的漂移擴散方程和泊松方程，能夠精確模擬半導體器件中的電學特性；HEAT則專注于器件熱效應的分析，能夠準確計算電致發熱或光吸收引起的溫升；INTERCONNECT作為線路級仿真工具，可對整個光子集成電路系統進行時域及頻域分析。
