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Implementierung des Drift-Diffusions-Modells zur Berechnung des elektronischen Transportes durch Kohlenstoffnanoröhrchen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Implementierung eines Algorithmus zur Berechnung des diffusiven elektronischen Transportes durch Kohlenstoffnanoröhrchen-Feldeffekttransistoren (CNTFETs) unter Verwendung des Drift-Diffusions-Modells. Als Grundlage dient ein bekannter, eindimensionaler Algorithmus für klassische Halbleiter, durch welchen das elektrostatische Potential im stationären Zustand berechnet werden kann. Dieser Algorithmus wird erweitert, um die geometrischen und physikalischen Besonderheiten von CNTFETs, insbesondere die Quasi-Eindimensionalität, zu berücksichtigen. Wichtige Kenngrößen des CNTFETs werden berechnet und deren Abhängigkeit von den Bauteilparametern wird untersucht.:1. Einleitung

2. Theoretische Betrachtungen
2.1. Kohlenstoffnanoröhrchen
2.1.1. Graphen als Baustein für CNTs
2.1.2. Eigenschaften von CNTs
2.2. Drift-Diffusions-Modell
2.2.1. Drift-Diffusions-Gleichungen
2.2.2. Kontinuitätsgleichungen
2.2.3. Poisson-Gleichung

3. Implementierung
3.1. Modell für klassische Halbleiter
3.1.1. Herleitung der dimensionslosen Bewegungsgleichungen
3.1.2. Umformung der Drift-Diffusions-Gleichungen
3.1.3. Iterative Lösung des Gleichungssystems
3.2. Anwendung des Modells auf Kohlenstoffnanoröhrchen
3.2.1. Betrachtetes Modell
3.2.2. Separationsansatz und Poisson-Gleichung
3.2.3. Anpassung der Drift-Diffusions-Gleichungen
3.2.4. Gate-Spannung
3.2.5. Intrinsische Ladungsträgerdichte und Ladungsträgerrandbedingungen
3.2.6. Dielektrizität
3.3. Numerik
3.3.1. Berechnung der Ladungsträgerdichten
3.3.2. Lösung der Poisson-Gleichung
3.3.3. Iterative Veränderung von Parameterwerten
3.3.4. Überprüfung der Konvergenz des Gitters

4. Auswertung
4.1. Literaturmodelle
4.2. Ergebnisse
4.2.1. Potentialverlauf
4.2.2. Potentialplateau
4.2.3. Abschirmlänge
4.2.4. Stromfluss
4.2.5. Rechenzeit

5. Zusammenfassung

Anhang
A. Herleitung der Drift-Diffusions-Gleichungen aus der Boltzmann-Transportgleichung
B. Herleitung der eindimensionalen Poisson-Gleichung aus dem Separationsansatz

Identiferoai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:21313
Date28 May 2018
CreatorsLorkowski, Florian
ContributorsGemming, Sibylle, Schuster, Jörg, Wagner, Christian, Huber, Max, Technische Universität Chemnitz, Fraunhofer-Institut für elektronische Nanosysteme
Source SetsHochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden
LanguageGerman
Detected LanguageGerman
Typeinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:bachelorThesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, doc-type:Text
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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