Das Verhalten nanostrukturierter Schaltungen unter der Berücksichtigung von Quanteneffekten

Abstract. Aufgrund der Bedeutung der MOS-Technologie für Halbleiterindustrie und deren fortschreitende Miniaturisierung ist es wichtig sicherzustellen, dass die klassischen Schaltungskonzepte für stark skalierte Bauelemente nicht ihre Gültigkeit verlieren. Ziel unserer Arbeitsgruppe ist es ein Simulatorpaket zu entwickeln, welches von einer physikalischen Sicht heraus quantenmechanische Einflüsse in integrierten Schaltungen ermittelt und Konsequenzen für zukünftiges Schaltungsdesign prognostiziert. Zur Berechnung und Modellierung der Quanteneffekte wird ein auf dem "non equilibrium Green's functions" (NEGF) Formalismus basierender numerischer 1-dimensionaler Simulator entwickelt. Auf der Basis von numerischen Transportsimulationen werden Ersatzschaltbilder für die SPICE Simulationsumgebung erstellt, um den Einfluss der Quanteneffekte in die Schaltungssimulation einzubinden.

In this paper we discuss the expected impact of quantum effects in nanostructured CMOS circuits. In order to describe transport in mesoscopic electronic systems our group develops a 1-d numerical simulation packet based on the "non equilibrium Green's functions" (NEGF) formalism. By means of the obtained simulation results we develop extended SPICE circuit models. With these SPICE models the influence of quantum effects to the functionality of classical circuit concepts can be studied. Using these results it is our intention to develop circuits with a higher robustness against these quantum effects. For the illustration of our simulation concept we discuss some results of some circuit examples.