Fotoenergetikada nanostrukturali yarimo‘tkazgich materiallar II xalqaro ilmiy anjumani

 
SUMMARY
The report concerns improvements of the Monte-Carlo method for avalanche 
breakdown simulation to make better numerical efficiency for application to 
devices with considerable inhomogeneities, including micro-plasma breakdown 
and photo-diodes with multi-layer internal amplification. It was shown that 
statistically weighted diminution of calculable trajectories allows Monte-Carlo 
method application for a spatially heterogeneous simulation. 

---

Fotoenergetikada nanostrukturali yarimo‘tkazgich materiallar

II xalqaro ilmiy anjumani 
 
19-20 noyabr 2021 yil 
411 
Вопросы адекватного моделирования полупроводниковых приборов, 
работающих в режиме лавинного пробоя продолжают быть актуальными в 
связи с расширением применения лавинных фотодетекторов с высоким 
уровнем внутреннего усиления [1], в том числе и в режиме счетчика Гейгера, 
усилиями по снижению их шума, а также перспективами однофотонных 
фотодетекторов, актуальных для применения в качестве приемных устройств 
оптических квантовых компьютерах. Вместе с тем такое моделирование 
важно и для силовых приборов с большой площадью и для 
сверхвысокочастотных лавинно-пролетных генераторных диодов. В 
последнем случае необходимость точного моделирования процессов 
лавинного умножения вызвана потребностью разработки схем жесткой 
синхронизации генерации с задающим атомным стандартом частоты и 
снижения биений, вызванных флуктуациями процессов лавинного 
умножения. Продолжает оставаться на повестке дня и вопрос моделирования 
локализованного микроплазменного пробоя в смешанном туннельно-
лавинном режиме, который можно использовать для электрофизической 
интроскопии активной области прибора, обнаружения и анализа внутренних 
дефектов активной области а также прогнозирования надежности и 
дифференцированной отбраковки полупроводниковых приборов.
Не смотря на значительные успехи применения вероятностных методов 
в 
моделировании 
лавинных 
процессов, 
учет 
пространственной 
неоднородности, 
формирования 
шнуров 
электронно-дырочной 
твердотельной плазмы, а также коллективных эффектов все еще являются 
сложной 
и 
пока 
не 
решенной 
задачей 
современной 
физики 
полупроводниковых приборов. 
Для решения этой задачи нами предлагается совершенствование метода 
Монте-Карло, основанное на метода суперпозиции, позволяющем в 
процедуре Неймана заменить константу, ограничивающую область 
заполнения случайными числами на функциональную, значительно снижая 
тем самым объем вычислений. Еще большую экономию дает метод 
статистических 
весов, 
основанный 
на 
оптимизации 
исчислении 
взаимодействия горячих электронов с отбрасыванием лишних траекторий 
движения [2]. В сравнении с классическими схемами расчета коэффициентов 
ионизации и транспорта носителей методами Монте-Карло и регуляризации 
[3, 4] предложенный способ значительно увеличивает вычислительную 
эффективность. 
Таким образом показано что оптимизация вычислительных схем в 
методе Монте-Карло позволяет увеличивать вычислительную эффективность 
алгоритмов и решать не только задачи описания однородного или радиально-
симметричного пробоя, но также и сложные задачи со множественными 
областями лавинного умножения.