Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rapid NEGF-based calculation of ballistic current in ultra-short DG MOSFETs for circuit simulation

Hosenfeld F., Horst F.., Graef M., Farokhnejad A., Kloes A., Iniguez B., Lime F.

International Journal of Microelectronics and Computer Science

|

2016

|

Vol. 7, nr 2

65--72

EN

Shrinking gate length in conventional MOSFETs leads to increasing short channel effects like source-to-drain (SD) tunneling. Compact modeling designers are challenged to model these quantum mechanical effects. The complexity lies in the set-up between time efficiency, physical model relation and analytical equations. Multi-scale simulation bridges the gap between compact models, its fast and efficient calculation of the device terminal voltages, and numerical device models which consider the effects of nanoscale devices. These numerical models iterate between Poisson- and Schroedinger equation which significantly slows down the simulation performance. The physicsbased consideration of quantum effects like the SD tunneling makes the non-equilibrium Green’s function (NEGF) to a stateof-the-art method for the simulation of devices in the sub 10 nm region. This work introduces a semi-analytical NEGF model for ultra-short DG MOSFETs. Applying the closed-form potential solution of a classical compact model, the model turns the NEGF from an iterative numerical solution into a straightforward calculation. The applied mathematical approximations speed up the calculation time of the 1D NEGF. The model results for the ballistic channel current in DG-MOSFETs are compared with numerical NanoMOS TCAD [1] simulation data. Shown is the accurate potential calculation as well as the good agreement of the current characteristic for temperatures down to 75 K for channel lengths from 6 nm to 20 nm and channel thickness from 1.5 nm to 3 nm.

2

Modelowanie wybranych właściwości lasera kaskadowego w oparciu o formalizm NEGF w reprezentacji energetycznej

Mączka M., Pawłowski S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

27-30

PL

W artykule opisano modelowanie struktury kwantowego lasera kaskadowego (ang. QCL – Quantum Cascade Laser) z wykorzystaniem formalizmu nierównowagowych funkcji Greena (ang. NEGF – Non-Equilibrium Green’s Functions). Zamieszczono zarys sposobu modelowania, jak również wyniki symulacji, wybranych parametrów transportowych badanej struktury. Istotną cechą opisanej metody jest fakt przeprowadzenia zasadniczej części obliczeń numerycznych (rozwiązywanie równań Dysona i Keldysha) wyłącznie w dziedzinie energii. Macierze hamiltonianów badanego przyrządu w reprezentacji energetycznej mają małe rozmiary, co wydatnie przyspiesza obliczenia. Symulacje przeprowadzono z użyciem dwóch modeli struktury lasera. Piewszy to znany z literatury model nieskończony, bazujący na twierdzeniu Blocha, w którym do otrzymania reprezentacji energetycznej hamiltonianu wykorzystuje się właściwości funkcji Wanniera, drugi natomiast, zaproponowany przez autorów, jest modelem skończonym, który do tego celu wymaga klasycznego rozwiązania równania Shrödingera, w układzie wielu studni kwantowych oraz odpowiedniej transformacji otrzymanych funkcji falowych do dziedziny energii. Obliczenia numeryczne objęły funkcje gęstości stanów oraz funkcje obsadzeń tych stanów, dla niespolaryzowanej i spolaryzowanej struktury lasera. Intencją autorów było znalezienie korelacji pomiędzy obydwoma modelami oraz ich dalsze wykorzystanie na drodze do uzykania efektywnego symulatora kwantowch laserów kaskadowych.

EN

Simulations of quantum cascade lasers using Wannier functions are characterized by small size of the Hamiltonian matrix. As a result, the calculations are fast. It is an important feature of this approach, but be aware, that it is a infinite model, in which you can not take into account, the number of superlattice periods, from which was built the laser. This paper proposes a modification of this approach through the use of finite model of superlattice structure. Examples of simulation results obtained using the formalism of non-equilibrium Green’s function illustrate the effects of this modification.

3

Modelowanie transportu elektronów w kwantowych laserach kaskadowych

Kolek A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

18-26

PL

W artykule omówiono metody modelowania obszaru aktywnego struktury kwantowego lasera kaskadowego. Na przykładzie struktury lasera, emitującego w zakresie średniej podczerwieni, wskazano analogie i różnice między obrazem transportu elektronowego wynikające z analizy z użyciem m.in. najprostszego modelu równań kinetycznych, metody macierzy gęstości oraz najbardziej zaawansowanym modelem bazującym na formalizmie nierównowagowych funkcji Greena. Uzupełnieniem ww. metod jest metoda Monte Carlo, w której możliwe jest m.in. uwzględnienie rozproszeń elektron-elektron oraz rozproszeń międzydolinowych.

EN

In the paper, the modeling methods of active region of quantum cascade laser (QCL) structure are reviewed. For QCL structure, emitting in the mid-infrared range, the similarities and the differences between electron transport image resulting from (i) the simplest rate equations model, (ii) the density matrix method, and (iii) the most advanced model based on nonequilibrium Green’s formalism are discussed. The Monte Carlo method, which benefits from including electron-electron, electron-photon, and intervalleys scatterings, is also considered.

4

Symulator kwantowego lasera kaskadowego

Hałdaś G., Kolek A., Tralle I.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 10

40-42

PL

W pracy opisano zastosowanie formalizmu nierównowagowych funkcji Greena w reprezentacji pędowo-położeniowej do obliczenia właściwości transportowych kwantowych laserów kaskadowych. W algorytmie obliczeniowym wprowadzono dwa "ulepszenia": (i) granice jednego segmentu lasera zostaty tak dobrane, aby zachować okresowość całej struktury lasera kaskadowego (ii) moduł obliczeniowy został wyposażony w dyskretny regulator PID, który umożliwia uzyskanie zbieżności metody dla struktur kwantowych z wieloma stanami rezonansowymi i warunkami brzegowymi dla równania Poissona ustalonymi wewnątrz struktury.

EN

The application of non-equilibrium Green's functions formalism that preserve realspace basis in the simulations of quantum cascade lasers, have been described. The approach developed in the paper relies on two improvements introduced to non-equilibrium Green's functions/Poisson computational scheme: first, the boundaries of single laser stage were carefully designed as to maintain its periodicity with the whole quantum cascade structure. Second, non-equilibrium Green's functions/Poisson solver was equipped with several controlling features that enable to restore convergence of the method for complex quantum devices with many resonances and boundary conditions for Poisson equation set inside the structure.