The Monte Carlo Method for Semiconductor Device Simulation (Computational Microelectronics)

Name: The Monte Carlo Method for Semiconductor Device Simulation (Computational Microelectronics)
Author: Jacoboni, Carlo,Lugli, Paolo
ISBN: 9783211821107

Jacoboni, Carlo,Lugli, Paolo

Lingua: inglese

Editore: Springer, 1989

3211821104 / 9783211821107

Serie: Libro 5 di 17 - Computational Microelectronics

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Titolo: The Monte Carlo Method for Semiconductor Device Simulation (Computational Microelectronics)
Autore: Jacoboni, Carlo,Lugli, Paolo
Editore: Springer
Anno di pubblicazione: 1989
Condizione: Good
Rilegatura: hardcover
Lingua: inglese
ISBN 10: 3211821104
ISBN 13: 9783211821107
Serie: Libro 5 di 17: Computational Microelectronics

Contenuti

1 Introduction.- References.- 2 Charge Transport in Semiconductors.- 2.1 Electron Dynamics.- 2.2 Energy Bands.- 2.2.1 Relationship of Energy to Wavevector.- 2.2.2 Effective Masses.- 2.2.3 Nonparabolicity.- 2.2.4 Herring and Vogt Transformation.- 2.2.5 Actual Bands of Real Semiconductors.- 2.3 Scattering Mechanisms.- 2.3.1 Classification and Physical Discussion.- 2.3.2 Fundamentals of Scattering.- 2.4 Scattering Probabilities.- 2.4.1 Phonon Scattering, Deformation-Potential Interaction.- 2.4.2 Phonon Scattering, Electrostatic Interaction.- 2.4.3 Ionized Impurity Scattering.- 2.4.4 Carrier-Carrier Scattering.- 2.5 Transport Equation.- 2.6 Linear Response and the Relaxation Time Approximation.- 2.6.1 Relaxation Times for the Various Scattering Mechanisms.- 2.6.2 Carrier Mobilities in Various Materials.- 2.7 Diffusion, Noise, and Velocity Autocorrelation Function.- 2.7.1 Basic Macroscopic Equations of Diffusion.- 2.7.2 Diffusion, Autocorrelation Function, and Noise.- 2.7.3 Electron Lifetime and Diffusion Length.- 2.8 Hot Electrons.- 2.9 Transient Transport.- 2.10 The Two-dimensional Electron Gas.- 2.10.1 Subband Levels and Wavefunctions.- 2.10.2 Scattering Rates.- References.- 3 The Monte Carlo Simulation.- 3.1 Fundamentals.- 3.2 Definition of the Physical System.- 3.3 Initial Conditions.- 3.4 The Free Flight, Self Scattering.- 3.5 The Scattering Process.- 3.6 The Choice of the State After Scattering.- 3.6.1 Phonon Scattering, Deformation-Potential Interaction.- 3.6.2 Phonon Scattering, Electrostatic Interaction.- 3.6.3 Ionized Impurity Scattering.- 3.6.4 Carrier-Carrier Scattering.- 3.7 Collection of Results for Steady-State Phenomena.- 3.7.1 Time Averages.- 3.7.2 Synchronous Ensemble.- 3.7.3 Statistical Uncertainty.- 3.8 The Ensemble Monte Carlo (EMC).- 3.9 Many Particle Effects.- 3.9.1 Carrier-Carrier Scattering.- 3.9.2 Molecular Dynamics and Monte Carlo Method.- 3.9.3 Degeneracy in Monte Carlo Calculations.- 3.10 Monte Carlo Simulation of the 2DEG.- 3.11 Special Topics.- 3.11.1 Periodic Fields.- 3.11.2 Diffusion, Autocorrelation Function, and Noise.- 3.11.3 Ohmic Mobility.- 3.11.4 Impact Ionization.- 3.11.5 Magnetic Fields.- 3.11.6 Optical Excitation.- 3.11.7 Quantum Mechanical Corrections.- 3.12 Variance-reducing Techniques.- 3.12.1 Variance Due to Thermal Fluctuations.- 3.12.2 Variance Due to Valley Repopulation.- 3.12.3 Variance Related to Improbable Electron States.- 3.13 Comparison with Other Techniques.- 3.13.1 Analytical Techniques.- 3.13.2 The Iterative Technique.- 3.13.3 Comparison of the Different Techniques.- References.- 4 Review of Semiconductor Devices.- 4.1 Introduction.- 4.2 Historical Evolution of Semiconductor Devices.- 4.2.1 Evolution of Si Devices.- 4.2.2 Evolution of GaAs Devices.- 4.2.3 Technological Features.- 4.2.4 Scaling and Miniaturization.- 4.3 Physical Basis of Semiconductor Devices.- 4.3.1 p-n Junction.- 4.3.2 Bipolar Transistors.- 4.3.3 Heterojunction Bipolar Transistor.- 4.3.4 Metal-Semiconductor Contacts.- 4.3.5 Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor.- 4.3.6 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor.- 4.3.7 High Electron Mobility Transistor.- 4.3.8 Hot Electron Transistors.- 4.3.9 Permeable Base Transistor.- 4.4 Comparison of Semiconductor Devices.- 4.4.1 Device Parameters.- 4.4.2 Comparison of Semiconductor Devices.- References.- 5 Monte Carlo Simulation of Semiconductor Devices.- 5.1 Introduction.- 5.2 Geometry of the System.- 5.2.1 Boundary Conditions.- 5.2.2 Grid Definition.- 5.2.3 Superparticles.- 5.3 Particle-Mesh Force Calculation.- 5.3.1 Particle-Mesh Calculation in One Dimension.- 5.3.2 Charge Assignment Schemes in Two Dimensions.- 5.4 Poisson Solver and Field Distribution.- 5.4.1 Finite Difference Scheme.- 5.4.2 Matrix Methods.- 5.4.3 Rapid Elliptic Solvers (RES).- 5.4.4 Iterative Methods.- 5.4.5 Calculation of the Electric Field.- 5.4.6 The Collocation Method.- 5.5 The Monte Carlo Simulation of Semiconductor Devices.- 5.5.1 Initial Conditions.- 5.5.2 Time Cycles.- 5.5.3 Free Flight.- 5.5.4 Scattering.- 5.5.5 Carrier-Carrier Scattering.- 5.5.6 Degenerate Statistics.- 5.5.7 Statistics.- 5.5.8 Static Characteristics.- 5.5.9 A.C. Characteristics.- 5.5.10 Noise.- References.- 6 Applications.- 6.1 Introduction.- 6.2 Diodes.- 6.2.1 n+-n-n+ Diodes.- 6.2.2 Schottky Diode.- 6.3 MESFET.- 6.3.1 Short Channel Effects.- 6.3.2 Geometry Effects.- 6.3.3 Space-Charge Injection FET.- 6.3.4 Conclusions.- 6.4 HEMT and Heterojunction Real Space Transfer Devices.- 6.4.1 HEMT.- 6.4.2 Real-Space Transfer Devices.- 6.4.3 Velocity-Modulation Field Effect Transistor.- 6.5 Bipolar Transistor.- 6.6 HBT.- 6.7 MOSFET and MISFET.- 6.7.1 MOSFET.- 6.7.2 GaAs Injection-modulated MISFET.- 6.7.3 Conclusions.- 6.8 Hot Electron Transistors.- 6.8.1 The THETA Device.- 6.8.2 GaAs FET with Hot-Electron Injection Structure.- 6.8.3 Planar-doped-Barrier Transistors.- 6.9 Permeable Base Transistor.- 6.10 Comparison with Traditional Simulators.- References.- Appendix A. Numerical Evaluation of Some Integrals of Interest.- References.- Appendix B. Generation of Random Numbers.- References.

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