227-0158-00L "Halbleitertransporttheorie und Monte-Carlo-Bauelementesimulation"

F. M. Bufler, A. Schenk (Details zur Vorlesung)

3G (2V1U) im 8. Semester (HF, 4 KE)

Skript (skript.ps.gz, skript.pdf), Übungsanleitungen.

Ziel der Vorlesung ist einerseits der Brückenschlag zwischen der mikroskopischen Physik und deren konkreter Anwendung in der Bauelementsimulation (siehe z.B. State-of-the-Art in TCAD Device Simulation vom Tutorial on Modeling for More Moore Application an der ESSDERC Konferenz in Helsinki 2011) und andererseits die Vermittlung der dabei zum Einsatz kommenden numerischen Techniken.

Quantentheoretische Grundlagen I (Zustandsvektoren, Schrödinger- und Heisenberg-Bild). Bandstruktur (Bloch-Theorem, eindimensionales periodisches Potential, Zustandsdichte). Pseudopotentialtheorie (Kristallsymmetrien, reziprokes Gitter, Brillouin-Zone). Semiklassische Transporttheorie (Boltzmann-Transportgleichung (BTG), Streuprozesse, linearer Transport). Monte-Carlo-Methode (Monte-Carlo-Simulation als Lösungsmethode der BTG, Algorithmus, Erwartungswerte). Implementierungsaspekte des Monte-Carlo-Algorithmus' (Diskretisierung der Brillouin-Zone, Selbststreuung nach Rees, von Neumannsches Rückweisungsverfahren etc.). Homogene Monte-Carlo-Simulation (Geschwindigkeits-Feld-Kurven, Teilchenerzeugung, Energieverteilungen, Transportparameter). Monte-Carlo-Bauelementesimulation (Ohmsche Randbedingungen, MOSFET-Simulation). Quantentheoretische Grundlagen II (Grenzen der semiklassischen Transporttheorie, quantenmechanische Ableitung der BTG, Markov-Limes).

Vorlesungen des Grundstudiums

Kann als Wahlfachvorlesung für RW und als allgemeines Wahlfach für Physik sowie für Angewandte Mathematik und Mikro- und Nanosysteme Master belegt werden.