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Simulation und Entwurf nanoelektronischer Bauelemente

Der Entwurf elektronischer Bauelemente und die Erforschung der Funktionsmechanismen erfordern die Bereitstellung geeigneter Simulationsverfahren. Die Ziele der Bauelementesimulation bestehen hauptsächlich in der Berechnung des charakteristischen Verhaltens der Bauelemente in Form von Kennlinien, Schaltzeiten bzw. Grenzfrequenzen vor der technologischen Realisierung. Weiterhin können durch Simulationen technologieabhängige Parameter optimiert und Fehler im Herstellungsprozess analysiert werden. Innerelektronische Größen, die am realen Bauelement nur indirekt oder gar nicht messbar sind, lassen sich darstellen, so dass das Verständnis der physikalischen Vorgänge erhöht wird.

Die Simulationen werden mit dem selbst entwickelten 2D/3D-Simulator SIMBA durchgeführt. Der Modellumfang besteht aus dem Drift-Diffusions-Modell, einem hydrodynamischen Modell, einem mikroskopisch/makroskopischen Modell (Schrödingergleichung) sowie aus dem quantenhydrodynamischen Modell. Zusätzlich ist die Lösung der Wärmeleitungsgleichung möglich.

Schwerpunkte der Arbeiten sind:

  • Entwicklung von Verfahren zur numerischen Simulation von Halbleiterbauelementen (Bauelementesimulator SIMBA)
  • Simulation und Entwurf von modernen Si-Halbleiterbauelementen
  • Simulation und Entwurf von Hochgeschwindigkeitsbauelementen (III/V-Halbleiter)
  • Simulation und Entwurf von Quantenstrukturen

Beispiele:


Im Bild ist die berechnete Elektronendichte eines Si-MOSFET als Ergebnis einer 2D-Simulation dargestellt.

 


Als Ergebnis der 3D-Simulation eines Quantendrahtes ist im nebenstehenden Bild die entstehende Elektronendichteverteilung dargestellt. Die Struktur besteht aus einem GaAs-Gebiet, welches von AlGaAs umgeben ist. Der Quantendraht ist ein nur wenige Nanometer dickes ( deshalb eindimensionales) Elektronengas.

 

 

 

 

Weitere Beispiele siehe: Ausgewählte Veröffentlichungen

Kontakt:
HTW Dresden
Fakultät Elektrotechnik
Friedrich-List-Platz 1
Prof. Dr.-Ing. habil. Roland Stenzel
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilfried Klix

Aktualisiert: 24.01.2019  |  Autor: R. Stenzel