Many-Body Perturbation Theory is put to test as a method for reliable calculations of the electron-electron interaction in two-dimensional quantum dots. We show that second order correlation gives qualitative agreement with experiments on a level which was not found within the Hartree-Fock description. For weaker confinements, the second order correction is shown to be insufficient and higher order contributions must be taken into account. We demonstrate that all order Many-Body Perturbation Theory in the form of the Coupled Cluster Singles and Doubles method yields very reliable results for confinements close to those estimated from experimental data. The possibility to use very large basis sets is shown to be a major advantage compared to Full Configuration Interaction approaches, especially for more than five confined electrons. Also, the possibility to utilize two-electron correlation in combination with tailor made potentials to achieve useful properties is explored. In the case of a two-dimensional quantum dot molecule we vary the interdot distance, and in the case of a two-dimensional quantum ring we vary the ring radius, in order to alter the spectra. In the latter case we demonstrate that correlation in combination with electromagnetic pulses can be used for the realization of quantum logical gates. / At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 5: Manuscript.

My thesis is devoted to the study of transport properties of Silicon Nanowires obtained by a bottom-up approach. The choice for the material system has been limited to undoped SiNWs because they are considered as the ultimate choice for ultrascaled electronic devices. For these systems, the problem of an effective carrier injection in the semiconductor is particularly important. The mechanism of carrier injection in Gate-All-Around Schottky barrier transistors was studied by temperature dependent measurements. Multiple gates are used to discriminate between different device switching mechanisms occurring either at the source and drain contacts, or at the level of the silicon channel. The gating scheme has proved be effective in suppressing the Schottky barrier enabling carrier injection at low temperature. Moreover, different electronic functionalities like p-n junctions and logic gates can be successfully implemented in such devices without the need of doping. I will describe a novel technique for the fabrication of metal silicide contacts to individual silicon nanowires based on an electrically-controlled Joule annealing process. This has enabled the realization of silicide-silicon-silicide tunnel junctions with silicon channel lengths down to 8nm. The silicidation of silicon nanowires by Nickel and Platinum could be observed in-situ and in real time by performing the experiments of Joule assisted silicidation in the chamber of a Scanning Electron Microscope. Lastly, signatures of resonant tunneling through an isolated Platinum Silicide cluster were detected in a Silicon tunnel junction. Tunneling spectroscopy in a magnetic field revealed the Zeeman splitting of the ground and the excited states.

Os recentes avanços experimentados pela tecnologia CMOS tem permitido a fabricação de transistores em dimensões submicrônicas, possibilitando a integração de dezenas de milhões de dispositivos numa única pastilha de silício, os quais podem ser usados na implementação de sistemas eletrônicos muito complexos. Este grande aumento na complexidade dos projetos fez surgir uma demanda por ferramentas de verificação eficientes e sobretudo que incorporassem modelos físicos e computacionais mais adequados. A verificação de timing objetiva determinar se as restrições temporais impostas ao projeto podem ou não ser satisfeitas quando de sua fabricação. Ela pode ser levada a cabo por meio de simulação ou por análise de timing. Apesar da simulação oferecer estimativas mais precisas, ela apresenta a desvantagem de ser dependente de estímulos. Assim, para se assegurar que a situação crítica é considerada, é necessário simularem-se todas as possibilidades de padrões de entrada. Obviamente, isto não é factível para os projetos atuais, dada a alta complexidade que os mesmos apresentam. Para contornar este problema, os projetistas devem lançar mão da análise de timing. A análise de timing é uma abordagem independente de vetor de entrada que modela cada bloco combinacional do circuito como um grafo acíclico direto, o qual é utilizado para estimar o atraso do circuito. As primeiras ferramentas de análise de timing utilizavam apenas a topologia do circuito para estimar o atraso, sendo assim referenciadas como analisadores de timing topológicos. Entretanto, tal aproximação pode resultar em estimativas demasiadamente pessimistas, uma vez que os caminhos mais longos do grafo podem não ser capazes de propagar transições, i.e., podem ser falsos. A análise de timing funcional, por sua vez, considera não apenas a topologia do circuito, mas também as relações temporais e funcionais entre seus elementos. As ferramentas de análise de timing funcional podem diferir por três aspectos: o conjunto de condições necessárias para se declarar um caminho como sensibilizável (i.e., o chamado critério de sensibilização), o número de caminhos simultaneamente tratados e o método usado para determinar se as condições de sensibilização são solúveis ou não. Atualmente, as duas classes de soluções mais eficientes testam simultaneamente a sensibilização de conjuntos inteiros de caminhos: uma baseia-se em técnicas de geração automática de padrões de teste (ATPG) enquanto que a outra transforma o problema de análise de timing em um problema de solvabilidade (SAT). Apesar da análise de timing ter sido exaustivamente estudada nos últimos quinze anos, alguns tópicos específicos não têm recebido a devida atenção. Um tal tópico é a aplicabilidade dos algoritmos de análise de timing funcional para circuitos contendo portas complexas. Este constitui o objeto básico desta tese de doutorado. Além deste objetivo, e como condição sine qua non para o desenvolvimento do trabalho, é apresentado um estudo sistemático e detalhado sobre análise de timing funcional. / The recent advances in CMOS technology have allowed for the fabrication of transistors with submicronic dimensions, making possible the integration of tens of millions devices in a single chip that can be used to build very complex electronic systems. Such increase in complexity of designs has originated a need for more efficient verification tools that could incorporate more appropriate physical and computational models. Timing verification targets at determining whether the timing constraints imposed to the design may be satisfied or not. It can be performed by using circuit simulation or by timing analysis. Although simulation tends to furnish the most accurate estimates, it presents the drawback of being stimuli dependent. Hence, in order to ensure that the critical situation is taken into account, one must exercise all possible input patterns. Obviously, this is not possible to accomplish due to the high complexity of current designs. To circumvent this problem, designers must rely on timing analysis. Timing analysis is an input-independent verification approach that models each combinational block of a circuit as a direct acyclic graph, which is used to estimate the critical delay. First timing analysis tools used only the circuit topology information to estimate circuit delay, thus being referred to as topological timing analyzers. However, such method may result in too pessimistic delay estimates, since the longest paths in the graph may not be able to propagate a transition, that is, may be false. Functional timing analysis, in turn, considers not only circuit topology, but also the temporal and functional relations between circuit elements. Functional timing analysis tools may differ by three aspects: the set of sensitization conditions necessary to declare a path as sensitizable (i.e., the so-called path sensitization criterion), the number of paths simultaneously handled and the method used to determine whether sensitization conditions are satisfiable or not. Currently, the two most efficient approaches test the sensitizability of entire sets of paths at a time: one is based on automatic test pattern generation (ATPG) techniques and the other translates the timing analysis problem into a satisfiability (SAT) problem. Although timing analysis has been exhaustively studied in the last fifteen years, some specific topics have not received the required attention yet. One such topic is the applicability of functional timing analysis to circuits containing complex gates. This is the basic concern of this thesis. In addition, and as a necessary step to settle the scenario, a detailed and systematic study on functional timing analysis is also presented.

MENEZES, José Wally Mendonça. Análise de performance de sólitons ópticos espaço-temporais em guia planar com não-linearidade cúbico quintica periodicamente modulada e circuitos lógicos operando nos regimes Kerr instantâneo e relaxado. 2010. 149 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-06-30T18:38:52Z No. of bitstreams: 1 2010_tese_jwmmenezes.pdf: 7446687 bytes, checksum: 708020e7c4ad24658a46a55f2af5ebc6 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-08-06T20:53:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_tese_jwmmenezes.pdf: 7446687 bytes, checksum: 708020e7c4ad24658a46a55f2af5ebc6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-06T20:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_tese_jwmmenezes.pdf: 7446687 bytes, checksum: 708020e7c4ad24658a46a55f2af5ebc6 (MD5) Previous issue date: 2010 / In this work, the propagation and stability of spatiotemporal optical solitons (or optical bullets) in a planar waveguide with periodically modulated cubic-quintic nonlinearity is presented numerically as a function of the amplitudes of modulation , the frequency of modulation and the propagation distance .With the objective of ensure the stability and preventing the collapse or the spreading of pulses, in this study we explore the cubic-quintic nonlinearity with the optical fields coupled by XPM (Cross-Phase Modulation) and take into account several values for the nonlinear parameter , for amplitudes and frequency of modulation as a function of the propagation distance , we cause the collisions of two pulses (envelope of the optical field) to ensure that the optical pulse are sólitons and, after numerical analysis was possible shown the existence of stable spatiotemporal optical sóliton. We also have presented the numerical analysis of the three-core nonlinear fiber coupler in a symmetrical planar structure and operating with instantaneous and relaxed Kerr model for generation of the all-optical logic gates. To implement this optical circuit, we used a control pulse CP with a phase difference between the inputs “I1” and “I2” of the fiber coupler and were analyzed the transmission characteristics, the Extinction Ratio as a function of the phase difference, the length normalized (LN), the figure-of-merit of the logic gates (FOMELG (dB) and the pulse evolution along the fiber coupler and, thus, ensure were demonstrated the possibilities for generating of the all-optical logic gates. / Neste trabalho, a propagação e estabilidade de sólitons espaço-temporais (ou sólitons balas) em um guia de onda planar com não linearidade cúbico quintica periodicamente modulada é apresentada em função da amplitude de modulação , da freqüência de modulação e da distância de propagação . Com o objetivo de garantir a estabilidade e prevenir o colapso ou o espalhamento dos pulsos, exploramos a não-linearidade cúbico quintica com os campos ópticos acoplados por XPM (Modulação de Fase Cruzada) e utilizando diversos valores para o parâmetro não-linear , para as amplitudes e freqüências de modulação em função da distância de propagação , provocamos a colisão de dois pulsos (campos ópticos) para garantir que estes sejam realmente sólitons e, após estas análises numéricas, foi possível mostrar a existência de sólitons espaço-temporais estáveis. Apresentamos, também, a análise numérica de um acoplador triplo não linear de fibras ópticas em uma estrutura planar simétrica e operando com o modelo Kerr instantâneo e relaxado para geração de portas lógicas ópticas. Para implementar estes circuitos, usamos um pulso de controle CP com uma diferença de fase entre as entradas “I1” e “I2” do acoplador e analisamos as características de transmissão, taxa de extinção em função da diferença de fase, a largura normalizada (LN), a figura de mérito para portas lógicas FOMELG(dB) e a evolução dos pulsos ao longo do acoplador e, assim, foi demonstrado as possibilidades para geração das portas lógicas ópticas.

Os recentes avanços experimentados pela tecnologia CMOS tem permitido a fabricação de transistores em dimensões submicrônicas, possibilitando a integração de dezenas de milhões de dispositivos numa única pastilha de silício, os quais podem ser usados na implementação de sistemas eletrônicos muito complexos. Este grande aumento na complexidade dos projetos fez surgir uma demanda por ferramentas de verificação eficientes e sobretudo que incorporassem modelos físicos e computacionais mais adequados. A verificação de timing objetiva determinar se as restrições temporais impostas ao projeto podem ou não ser satisfeitas quando de sua fabricação. Ela pode ser levada a cabo por meio de simulação ou por análise de timing. Apesar da simulação oferecer estimativas mais precisas, ela apresenta a desvantagem de ser dependente de estímulos. Assim, para se assegurar que a situação crítica é considerada, é necessário simularem-se todas as possibilidades de padrões de entrada. Obviamente, isto não é factível para os projetos atuais, dada a alta complexidade que os mesmos apresentam. Para contornar este problema, os projetistas devem lançar mão da análise de timing. A análise de timing é uma abordagem independente de vetor de entrada que modela cada bloco combinacional do circuito como um grafo acíclico direto, o qual é utilizado para estimar o atraso do circuito. As primeiras ferramentas de análise de timing utilizavam apenas a topologia do circuito para estimar o atraso, sendo assim referenciadas como analisadores de timing topológicos. Entretanto, tal aproximação pode resultar em estimativas demasiadamente pessimistas, uma vez que os caminhos mais longos do grafo podem não ser capazes de propagar transições, i.e., podem ser falsos. A análise de timing funcional, por sua vez, considera não apenas a topologia do circuito, mas também as relações temporais e funcionais entre seus elementos. As ferramentas de análise de timing funcional podem diferir por três aspectos: o conjunto de condições necessárias para se declarar um caminho como sensibilizável (i.e., o chamado critério de sensibilização), o número de caminhos simultaneamente tratados e o método usado para determinar se as condições de sensibilização são solúveis ou não. Atualmente, as duas classes de soluções mais eficientes testam simultaneamente a sensibilização de conjuntos inteiros de caminhos: uma baseia-se em técnicas de geração automática de padrões de teste (ATPG) enquanto que a outra transforma o problema de análise de timing em um problema de solvabilidade (SAT). Apesar da análise de timing ter sido exaustivamente estudada nos últimos quinze anos, alguns tópicos específicos não têm recebido a devida atenção. Um tal tópico é a aplicabilidade dos algoritmos de análise de timing funcional para circuitos contendo portas complexas. Este constitui o objeto básico desta tese de doutorado. Além deste objetivo, e como condição sine qua non para o desenvolvimento do trabalho, é apresentado um estudo sistemático e detalhado sobre análise de timing funcional. / The recent advances in CMOS technology have allowed for the fabrication of transistors with submicronic dimensions, making possible the integration of tens of millions devices in a single chip that can be used to build very complex electronic systems. Such increase in complexity of designs has originated a need for more efficient verification tools that could incorporate more appropriate physical and computational models. Timing verification targets at determining whether the timing constraints imposed to the design may be satisfied or not. It can be performed by using circuit simulation or by timing analysis. Although simulation tends to furnish the most accurate estimates, it presents the drawback of being stimuli dependent. Hence, in order to ensure that the critical situation is taken into account, one must exercise all possible input patterns. Obviously, this is not possible to accomplish due to the high complexity of current designs. To circumvent this problem, designers must rely on timing analysis. Timing analysis is an input-independent verification approach that models each combinational block of a circuit as a direct acyclic graph, which is used to estimate the critical delay. First timing analysis tools used only the circuit topology information to estimate circuit delay, thus being referred to as topological timing analyzers. However, such method may result in too pessimistic delay estimates, since the longest paths in the graph may not be able to propagate a transition, that is, may be false. Functional timing analysis, in turn, considers not only circuit topology, but also the temporal and functional relations between circuit elements. Functional timing analysis tools may differ by three aspects: the set of sensitization conditions necessary to declare a path as sensitizable (i.e., the so-called path sensitization criterion), the number of paths simultaneously handled and the method used to determine whether sensitization conditions are satisfiable or not. Currently, the two most efficient approaches test the sensitizability of entire sets of paths at a time: one is based on automatic test pattern generation (ATPG) techniques and the other translates the timing analysis problem into a satisfiability (SAT) problem. Although timing analysis has been exhaustively studied in the last fifteen years, some specific topics have not received the required attention yet. One such topic is the applicability of functional timing analysis to circuits containing complex gates. This is the basic concern of this thesis. In addition, and as a necessary step to settle the scenario, a detailed and systematic study on functional timing analysis is also presented.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Neste trabalho, a propagaÃÃo e estabilidade de sÃlitons espaÃo-temporais (ou sÃlitons balas) em um guia de onda planar com nÃo linearidade cÃbico quintica periodicamente modulada à apresentada em funÃÃo da amplitude de modulaÃÃo , da freqÃÃncia de modulaÃÃo e da distÃncia de propagaÃÃo . Com o objetivo de garantir a estabilidade e prevenir o colapso ou o espalhamento dos pulsos, exploramos a nÃo-linearidade cÃbico quintica com os campos Ãpticos acoplados por XPM (ModulaÃÃo de Fase Cruzada) e utilizando diversos valores para o parÃmetro nÃo-linear , para as amplitudes e freqÃÃncias de modulaÃÃo em funÃÃo da distÃncia de propagaÃÃo , provocamos a colisÃo de dois pulsos (campos Ãpticos) para garantir que estes sejam realmente sÃlitons e, apÃs estas anÃlises numÃricas, foi possÃvel mostrar a existÃncia de sÃlitons espaÃo-temporais estÃveis. Apresentamos, tambÃm, a anÃlise numÃrica de um acoplador triplo nÃo linear de fibras Ãpticas em uma estrutura planar simÃtrica e operando com o modelo Kerr instantÃneo e relaxado para geraÃÃo de portas lÃgicas Ãpticas. Para implementar estes circuitos, usamos um pulso de controle CP com uma diferenÃa de fase entre as entradas âI1â e âI2â do acoplador e analisamos as caracterÃsticas de transmissÃo, taxa de extinÃÃo em funÃÃo da diferenÃa de fase, a largura normalizada (LN), a figura de mÃrito para portas lÃgicas FOMELG(dB) e a evoluÃÃo dos pulsos ao longo do acoplador e, assim, foi demonstrado as possibilidades para geraÃÃo das portas lÃgicas Ãpticas. / In this work, the propagation and stability of spatiotemporal optical solitons (or optical bullets) in a planar waveguide with periodically modulated cubic-quintic nonlinearity is presented numerically as a function of the amplitudes of modulation , the frequency of modulation and the propagation distance .With the objective of ensure the stability and preventing the collapse or the spreading of pulses, in this study we explore the cubic-quintic nonlinearity with the optical fields coupled by XPM (Cross-Phase Modulation) and take into account several values for the nonlinear parameter , for amplitudes and frequency of modulation as a function of the propagation distance , we cause the collisions of two pulses (envelope of the optical field) to ensure that the optical pulse are sÃlitons and, after numerical analysis was possible shown the existence of stable spatiotemporal optical sÃliton. We also have presented the numerical analysis of the three-core nonlinear fiber coupler in a symmetrical planar structure and operating with instantaneous and relaxed Kerr model for generation of the all-optical logic gates. To implement this optical circuit, we used a control pulse CP with a phase difference between the inputs âI1â and âI2â of the fiber coupler and were analyzed the transmission characteristics, the Extinction Ratio as a function of the phase difference, the length normalized (LN), the figure-of-merit of the logic gates (FOMELG (dB) and the pulse evolution along the fiber coupler and, thus, ensure were demonstrated the possibilities for generating of the all-optical logic gates.

Os recentes avanços experimentados pela tecnologia CMOS tem permitido a fabricação de transistores em dimensões submicrônicas, possibilitando a integração de dezenas de milhões de dispositivos numa única pastilha de silício, os quais podem ser usados na implementação de sistemas eletrônicos muito complexos. Este grande aumento na complexidade dos projetos fez surgir uma demanda por ferramentas de verificação eficientes e sobretudo que incorporassem modelos físicos e computacionais mais adequados. A verificação de timing objetiva determinar se as restrições temporais impostas ao projeto podem ou não ser satisfeitas quando de sua fabricação. Ela pode ser levada a cabo por meio de simulação ou por análise de timing. Apesar da simulação oferecer estimativas mais precisas, ela apresenta a desvantagem de ser dependente de estímulos. Assim, para se assegurar que a situação crítica é considerada, é necessário simularem-se todas as possibilidades de padrões de entrada. Obviamente, isto não é factível para os projetos atuais, dada a alta complexidade que os mesmos apresentam. Para contornar este problema, os projetistas devem lançar mão da análise de timing. A análise de timing é uma abordagem independente de vetor de entrada que modela cada bloco combinacional do circuito como um grafo acíclico direto, o qual é utilizado para estimar o atraso do circuito. As primeiras ferramentas de análise de timing utilizavam apenas a topologia do circuito para estimar o atraso, sendo assim referenciadas como analisadores de timing topológicos. Entretanto, tal aproximação pode resultar em estimativas demasiadamente pessimistas, uma vez que os caminhos mais longos do grafo podem não ser capazes de propagar transições, i.e., podem ser falsos. A análise de timing funcional, por sua vez, considera não apenas a topologia do circuito, mas também as relações temporais e funcionais entre seus elementos. As ferramentas de análise de timing funcional podem diferir por três aspectos: o conjunto de condições necessárias para se declarar um caminho como sensibilizável (i.e., o chamado critério de sensibilização), o número de caminhos simultaneamente tratados e o método usado para determinar se as condições de sensibilização são solúveis ou não. Atualmente, as duas classes de soluções mais eficientes testam simultaneamente a sensibilização de conjuntos inteiros de caminhos: uma baseia-se em técnicas de geração automática de padrões de teste (ATPG) enquanto que a outra transforma o problema de análise de timing em um problema de solvabilidade (SAT). Apesar da análise de timing ter sido exaustivamente estudada nos últimos quinze anos, alguns tópicos específicos não têm recebido a devida atenção. Um tal tópico é a aplicabilidade dos algoritmos de análise de timing funcional para circuitos contendo portas complexas. Este constitui o objeto básico desta tese de doutorado. Além deste objetivo, e como condição sine qua non para o desenvolvimento do trabalho, é apresentado um estudo sistemático e detalhado sobre análise de timing funcional. / The recent advances in CMOS technology have allowed for the fabrication of transistors with submicronic dimensions, making possible the integration of tens of millions devices in a single chip that can be used to build very complex electronic systems. Such increase in complexity of designs has originated a need for more efficient verification tools that could incorporate more appropriate physical and computational models. Timing verification targets at determining whether the timing constraints imposed to the design may be satisfied or not. It can be performed by using circuit simulation or by timing analysis. Although simulation tends to furnish the most accurate estimates, it presents the drawback of being stimuli dependent. Hence, in order to ensure that the critical situation is taken into account, one must exercise all possible input patterns. Obviously, this is not possible to accomplish due to the high complexity of current designs. To circumvent this problem, designers must rely on timing analysis. Timing analysis is an input-independent verification approach that models each combinational block of a circuit as a direct acyclic graph, which is used to estimate the critical delay. First timing analysis tools used only the circuit topology information to estimate circuit delay, thus being referred to as topological timing analyzers. However, such method may result in too pessimistic delay estimates, since the longest paths in the graph may not be able to propagate a transition, that is, may be false. Functional timing analysis, in turn, considers not only circuit topology, but also the temporal and functional relations between circuit elements. Functional timing analysis tools may differ by three aspects: the set of sensitization conditions necessary to declare a path as sensitizable (i.e., the so-called path sensitization criterion), the number of paths simultaneously handled and the method used to determine whether sensitization conditions are satisfiable or not. Currently, the two most efficient approaches test the sensitizability of entire sets of paths at a time: one is based on automatic test pattern generation (ATPG) techniques and the other translates the timing analysis problem into a satisfiability (SAT) problem. Although timing analysis has been exhaustively studied in the last fifteen years, some specific topics have not received the required attention yet. One such topic is the applicability of functional timing analysis to circuits containing complex gates. This is the basic concern of this thesis. In addition, and as a necessary step to settle the scenario, a detailed and systematic study on functional timing analysis is also presented.

This thesis is concerned with the question how can be the phenomenon of Maidan (Майдан) understood. Maidan here is primarly seen as an event in which people risked their lives. The first chapter deals with eyewitness testimonies of demonstrators in the Ukrainian Revolution of Dignity (Революція Гідності), who were present in the directly life-threatening places (Hrushevsky-st, Institutska-st). In the second chapter Hegel's concept of the certification by death (die Bewährung durch den Tod) is inquired, as present in a lordship and bondage theory (Herrschaft und Knechtschaft) in the Phenomenology of Spirit (Phänomenologie des Geistes). In the third chapter, through the presentation of the author's own speculative theory of the Gates, we will try to prove that life can be deployed in two ways, from a position of humility and a position of pride. Within proving this statement we differentiate Hegelian concept of certification by death using Augustine's notion of pride (superbia). At the end of the inquiry we will try to answer the initial quastion, what Maidan is in light of the act of deployment of life.

Discovery of ferroelectric (FE) behavior in HfO 2 removed the compatibility roadblocks between the state-of-the-art CMOS and FE memories. Even though FE FETs (FeFETs) are scaled into 22 nm nodes and beyond, the limits of the technology as well as the physical mechanisms and reliability are still under research. In this paper we successfully developed a multiscale modeling platform to understand the interplay between the FE switching and charge trapping. Starting from the nucleation theory and rigorous charge transport modeling we present for the first time a self-consistent modeling framework we used for investigation of reliability and variability in FeFETs.

The aim of this master thesis is to introduce a new technique for the design of cellular automata which will provide a better possibilities for the implementation and solving given problems in an environment of non-uniform automata. In this work, the theoretical foundations of cellular automata have been summarized and the possibilities of their design were examined using two evolutionary principles that have commonly been used - genetic algorithm and cellular programming. Two principally different issues were selected on which the possibilities and capabilities of these techniques were proven: the synchronization problem and the system of implementation of logic gates in an environment of cellular automata. Based on a review of the implementation properties and the initial results of usage of these methods a new design method for cellular automata was created - cellular evolution. The cellular evolution with its method of "prediction of the future state of surrounding cells" provides new possibilities in the design of cellular automata since it operates with structured genes which allow the gene to be active for a variety of cellular surroundings. In the conclusion of this work, all three methods were compared on two selected problems and their abilities were summarized in a detailed overview.