Monte Carlo Simulation of Semiconductor Devices

شبیه سازی ذرات دستگاه های نیمه هادی یک زمینه نسبتاً جدید است که توجه جامعه علمی جهان را به خود جلب کرده است. این یک راه حل پیوسته زمان معادله انتقال بولتزمن یا معادل مکانیکی کوانتومی آن و معادله میدان را نشان می دهد، بدون اینکه با مسائل عددی معمول مرتبط با جواب مستقیم مواجه شود. این تکنیک بر اساس اصول اولیه فیزیکی با دنبال کردن جزئیات تاریخچه انتقال ذرات منفرد استوار است و بینشی عمیق از فیزیک دستگاه های نیمه هادی به دست می دهد. این روش را می توان برای دستگاه هایی با هر پیچیدگی هندسی و ترکیب مواد اعمال کرد. این یک توصیف دقیق از دستگاه ارائه می‌دهد که با مفروضات ساخته شده در پشت مدل‌های انتشار رانش جایگزین و هیدرودینامیک، که راه‌حل‌های تقریبی معادله انتقال را نشان می‌دهند، محدود نمی‌شود. در حالی که توسعه تکنیک مدل‌سازی ذرات در گذشته به دلیل هزینه‌های زمان کامپیوتری با مشکل مواجه شده بود، امروزه نباید با استفاده از روشی که بینش فیزیکی عمیقی در مورد دستگاه‌ها ارائه می‌کند و می‌تواند برای پیش‌بینی ویژگی‌های دستگاه‌ها استفاده شود، مخالفت کرد. هنوز تولید نشده است استفاده از این روش می‌تواند باعث صرفه‌جویی در زمان و مبالغ هنگفتی برای توسعه‌دهنده شود، که هر دو ملاحظات مهمی برای آزمایشگاهی است که می‌خواهد با زمینه تحقیقات دستگاه همراه باشد. اعمال آن بر روی قطعات الکترونیکی موجود ممکن است به ایده های جدیدی برای بهبود آنها منجر شود. تکنیک شبیه‌سازی ذرات مونت کارلو برای اجزای میکروالکترونیکی با هر شکل و پیچیدگی دلخواه قابل استفاده است.

Particle simulation of semiconductor devices is a rather new field which has started to catch the interest of the world's scientific community. It represents a time-continuous solution of Boltzmann's transport equation, or its quantum mechanical equivalent, and the field equation, without encountering the usual numerical problems associated with the direct solution. The technique is based on first physical principles by following in detail the transport histories of indi­ vidual particles and gives a profound insight into the physics of semiconductor devices. The method can be applied to devices of any geometrical complexity and material composition. It yields an accurate description of the device, which is not limited by the assumptions made behind the alternative drift diffusion and hydrodynamic models, which represent approximate solutions to the transport equation. While the development of the particle modelling technique has been hampered in the past by the cost of computer time, today this should not be held against using a method which gives a profound physical insight into individual devices and can be used to predict the properties of devices not yet manufactured. Employed in this way it can save the developer much time and large sums of money, both important considerations for the laboratory which wants to keep abreast of the field of device research. Applying it to al ready existing electronic components may lead to novel ideas for their improvement. The Monte Carlo particle simulation technique is applicable to microelectronic components of any arbitrary shape and complexity.