Reconstruction of nanoscale device simulation framework consistent with local potential fluctuations

重建与局部电位波动一致的纳米器件模拟框架

• 批准号: 22H01539
• 负责人: 佐野 伸行
• 金额: $ 10.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01539/
• 关键词: デバイスモデリング; 電子輸送; 非平衡グリーン関数; ボツルマン輸送方程式; 非平衡統計物理; ポテンシャル揺らぎ; デバイスシミュレーション; ボルツマン輸送方程式; モンテカルロ法; 不純物散乱; ハートリー近似; ポアソン方程式

揺らぎによって局所的に生じるクーロンポテンシャルの変調を長距離成分と短距離成分に分離し、ボルツマン輸送方程式とポアソン方程式にそれぞれの成分をあからさまに導入した。その結果、電子輸送計算で前提となるポテンシャルの自己無撞着結合を成分分離の観点のもとで明確化することに成功し、モンテカルロ法に基づいたシミュレーション手法の理論的フレームワークの再構築を行った。具体的な研究実績の内容は、以下の通りである。(1) モンテカルロ法で想定されている長さのスケールが平衡状態での遮蔽長に対応することを理論的に明らかにし、空間的に局在した荷電粒子（電子および不純物）の長距離に渡る局所的ポテンシャル揺らぎをあからさまに導入するための理論的フレームワークを定式化した。本研究室の所有する自己無撞着モンテカルロ法に局所的に揺らいだクーロンポテンシャルを導入することで、ポテンシャル成分の分離に対する正当性を検証した。同時に、長波長極限で定式化されている既存モデル（ボルツマン輸送方程式の理論フレームワーク）を、ポテンシャル成分の分離の観点で見直すことで、輸送方程式に含まれるハートリー平均場が長距離成分に対応すること、従来手法では散乱ポテンシャルがダブルカウントされていること、を明らかにした。これらの知見をもとにして、ポアソン方程式と自己無撞着に結合したモンテカルロ法に基づいたシミュレーションフレームワークを再構築した。なお、モンテカルロシミュレータの構築を先行して今年度進めたことから、非平衡グリーン関数法に関する理論的フレームワークの再構築を来年度実施することとした。

The long distance component is separated from the short distance component. The results of electron transport calculation are based on the premise that the collision free combination of the components of the separation point is clear, and the collision free combination of the components of the separation point is clear Specific research achievements are as follows: (1)The long distance of charged particles (electrons and impurities) in the equilibrium state is determined by the theory of space and space. All of the results in this study were verified by the validation of the separation of the components. At the same time, the long wavelength limit is formulated into the existing equation, the separation point of the component is straight, and the transport equation contains the long distance component, the long wavelength limit is formulated into the dispersion equation. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone who's been in a relationship with someone else. The construction of the first phase of the new phase