Παρακαλώ χρησιμοποιήστε αυτό το αναγνωριστικό για να παραπέμψετε ή να δημιουργήσετε σύνδεσμο προς αυτό το τεκμήριο: http://artemis.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/8589
Τίτλος: Κβαντική Προσομοίωση (στατική Και Δυναμική) Ημιαγώγιμων Ετεροεπαφών: Εφαρμογή Στις Ηλεκτρονικές Διατάξεις Ηεμτ/modfet
Συγγραφείς: Γρηγόριος Κροκίδης
Ξανθάκης Ιωάννης
Λέξεις κλειδιά: τρανζίστορ
ηεμτ
προσομοίωση
κβαντική
ετεροεπαφή
Ημερομηνία έκδοσης: 11-Ιου-2007
Περίληψη: Το αντικείμενο της Διατριβής αναφέρεται στην ανάπτυξη φυσικών μοντέλων ημιαγώγιμων διατάξεων ετεροεπαφών με χρήση αλγεβρικών ή αριθμητικών μεθόδων προσομοίωσης. Η φυσική μοντελοποίηση είναι σημαντική για την ακριβή περιγραφή ημιαγώγιμων διατάξεων και βασίζεται σε θεμελιώδεις φυσικές αρχές. Είναι γνωστό ότι για την ανάλυση διατάξεων ετεροεπαφών απαιτείται η κατάλληλη περιγραφή των κβαντομηχανικών φαινομένων. Πέραν τούτου είναι αποδεκτό ότι η περιγραφή σύνθετων διατάξεων απαιτεί τη χρήση αριθμητικών μεθόδων προσομοίωσης. Συγκεκριμένα για τα τρανζίστορ η μελέτη των φαινομένων μικρού διαύλου προϋποθέτει τη χρήση δισδιάστατης προσομοίωσης. Στην παρούσα διατριβή εξετάζονται δύο διατάξεις ετεροεπαφών με χρήση κβαντομηχανικών εξισώσεων: η δίοδος συντονισμένου φαινομένου σήραγγας και το τρανζίστορ ΗΕΜΤ. Τονίζεται όμως ότι τα εργαλεία μοντελοποίησης που αναπτύχθηκαν μπορούν να περιγράψουν πολλές παρόμοιες διατάξεις. Στα πλαίσια της διατριβής μελετήθηκε ένα σύστημα κβαντικού πηγαδιού με διπλό φράγμα δυναμικού της μορφής ZnO/ZnMgO/ZnO. Αυτή η δομή συντονισμένου φαινομένου σήραγγας αναλύθηκε με τη μονοδιάστατη επίλυση της εξίσωσης Schrödinger και τα αποτελέσματα συσχετίστηκαν με ηλεκτρικά και οπτικά πειραματικά δεδομένα. Η έμφαση στη διατριβή δόθηκε στην ανάπτυξη δισδιάστατου προγράμματος προσομοίωσης για το τρανζίστορ ΗΕΜΤ. Αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διατριβής πρόγραμμα προσομοίωσης ΗΕΜΤ, το οποίο λύνει τις βασικές εξισώσεις που περιγράφουν τη διάταξη, συγκεκριμένα τις εξισώσεις Poisson, Schrödinger και συνεχείας με την προσέγγιση ολίσθησης-διάχυσης σε δύο διαστάσεις. Η μέθοδος προσομοίωσης εφαρμόστηκε σε πραγματικές διατάξεις ΗΕΜΤ και χρησιμοποιήθηκε για τη διερεύνηση φαινομένων μικρού διαύλου. Η σύγκριση με τα πειραματικά δεδομένα ήταν ικανοποιητική.Στο 1ο Κεφάλαιο της διατριβής γίνεται μια σύντομη εισαγωγή στην τεχνολογία ημιαγωγών, στις μεθόδους μοντελοποίησης και αναλύεται το αντικείμενο της διατριβής. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη εισαγωγή στην ηλεκτρονική δομή των ημιαγωγών, στη δημιουργία ενεργειακών ζωνών και στο θεώρημα ενεργού μάζας. Στο 3ο Κεφάλαιο εξετάζονται πιο αναλυτικά οι βασικές εξισώσεις για τη φυσική μοντελοποίηση και η κατάρτιση του συστήματος των εξισώσεων.Στο 4ο κεφάλαιο εξετάζονται διατάξεις συντονισμένου φαινομένου σήραγγας. Αρχικά περιγράφεται η λειτουργία της διόδου συντονισμένου φαινομένου σήραγγας. Στη συνέχεια γίνεται μοντελοποίηση ενός συστήματος κβαντικού πηγαδιού της μορφής ZnMgO/ZnO/ZnMgO με μονοδιάστατη επίλυση της εξίσωσης Schrödinger και τα αριθμητικά αποτελέσματα συγκρίνονται με πειραματικά δεδομένα.Αφού γίνει η επιλογή του κατάλληλου συστήματος διαφορικών εξισώσεων, απαιτείται συνήθως κάποια αριθμητική μέθοδος επίλυσης του. Στο 5ο κεφάλαιο εξετάζεται η μέθοδος πεπερασμένων διαφορών, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την αριθμητική επίλυση των εξισώσεων. Στο 6ο κεφάλαιο γίνεται μια αναλυτική παρουσίαση των τρανζίστορ επίδρασης πεδίου ετεροεπαφής γνωστά ως ΗΕΜΤ. Γίνεται αναφορά στη λειτουργία και τεχνολογία του ΗΕΜΤ και περιγράφονται φυσικά μοντέλα (αναλυτικά και αριθμητικά) που έχουν αναπτυχθεί για το ΗΕΜΤ από τρίτους. Το δισδιάστατο πρόγραμμα προσομοίωσης του ΗΕΜΤ που προέκυψε από τη διατριβή περιγράφεται στο κεφάλαιο 7. Το πρόγραμμα προσομοίωσης αναπτύχθηκε σε περιβάλλον MATLAB και στη γενικότερη περίπτωση λύνει το σύστημα των εξισώσεων Poisson, Schrödinger και συνέχειας με την προσέγγιση ολίσθησης διάχυσης σε δύο διαστάσεις. Στόχος είναι να τονιστούν τα κρίσιμα σημεία στη διαδικασία προσομοίωσης και οι δυσκολίες που αντιμετωπίστηκαν. Στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης για διάφορες γεωμετρίες ΗΕΜΤ. Δίνονται αποτελέσματα σε ισορροπία δηλαδή για VDS=0, αλλά και τα αποτελέσματα με εφαρμοζόμενη τάση VDS>0, οπότε ζητούμενο είναι ο υπολογισμός του ρεύματος ΙD υπό συνθήκες dc πόλωσης. Όπου αυτό είναι δυνατό τα αποτελέσματα συγκρίνονται με πειραματικά δεδομένα από τη βιβλιογραφία. Επίσης εξετάζονται οι διαφορές ανάμεσα σε κβαντική και κλασική προσομοίωση. Η μέθοδος προσομοίωσης που αναπτύχθηκε εφαρμόζεται σε διατάξεις με πολύ μικρό μήκος διαύλου (κάτω από τα 100 nm), ώστε να διερευνηθούν τα φαινόμενα μικρού διαύλου.
URI: http://artemis-new.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/8589
Εμφανίζεται στις συλλογές:Διδακτορικές Διατριβές - Ph.D. Theses

Αρχεία σε αυτό το τεκμήριο:
Αρχείο ΜέγεθοςΜορφότυπος 
PD2007-0013.doc13.01 MBMicrosoft WordΕμφάνιση/Άνοιγμα


Όλα τα τεκμήρια του δικτυακού τόπου προστατεύονται από πνευματικά δικαιώματα.