Simulation of a Mercury Cadmium Telluride Avalanche Photo Diode

Abstract

En eksisterende simulatorprogramvare utviklet ved Forsvarets Forskningsinstitutt for simulering av ladningsbærertransportfenomen i halvledermaterialer har blitt testet og videreutviklet i arbeidet med denne oppgaven. Med anvendelser for midtinfrarødsensorer i forsvarsindustrien har en kvikksølv-kadmium-tellurid avalanche fotodiode blitt brukt som halvlederkomponent i simuleringen. 3D-simuleringsmodellen er basert på Monte Carlo-metoden for ladningsbærertransport og Finite Element-metoden for diskretisering av komponenten. Feil og utfordringer i simuleringsmodellen og dens implementasjon har blitt påvist og utforsket for å forbedre simulatoren med hensyn på stabilitet og effektivitet i simuleringer.

An existing simulator software developed at the Norwegian Defense Research Establishment for simulating charge carrier transport phenomena in semiconductor materials has been further tested and developed in this thesis work. With applications to midwave-infrared sensors used in the defense industry, a mercury cadmium telluride avalanche photodiode has been used as an example device. The 3D simulation model is based on the Monte Carlo Method for carrier transport simulation and the Finite Element Method for discretization of the device. Issues and errors in the simulation model and its implementation have been investigated to improve the simulator further with regards to stability and efficiency of simulations.