量子格子気体模型の古典計算機によるエミュレーションとそのナノデバイス解析への応用

使用经典计算机模拟量子晶格气体模型及其在纳米器件分析中的应用

• 批准号: 15760242
• 负责人: 鎌倉 良成
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760242/
• 关键词: 時間依存Schrodiner方程式; 開放境条件; 量子格子気体法; セルオートマトン; シミュレーション; 量子ポイントコンタクト; 透過係数; 界面凹凸; 量子力学; 時間依存Schrodinger方程式; 開放境界条件; 量子格子気体; トンネリング

開放系の境界条件を設定した量子格子気体オートマトン(QLGA)法を微細電子デバイスの解析に応用した。QLGAは時間依存Schrodinger方程式をセルオートマトンにより解くシミュレーション方式で、量子コンピュータ上のアプリケーションとして期待されている。我々は本手法を古典計算機上でエミュレートしその有効性を探ってきた。特に本年度は、これまでに我々が考案した吸収境界条件アルゴリズムを利用して、ナノスケールMOSFET中の2次元または3次元電子波伝播の可視化ならびに透過係数計算を行った。まず、薄膜SOI内における電子波伝播解析を行った。ボディ部の厚みが5nm以下の薄膜MOSFETにおいては、Si/SiO_2界面の凹凸スケールがデバイスサイズに近づくため、その揺らぎによる影響が平均化されず、ドレイン電流特性のばらつきとなって顕在化する可能性があることがわかった。そのほか、極薄ゲート絶縁膜を透過する漏れ電流の界面凹凸依存性の解析も行った。ゲート面積の小さな10nm級の微細素子においては、凹凸が漏れ電流値の素子間ばらつきに大きな影響を及ぼすことが判明した。さらに、凹凸による散乱のため、透過係数が界面横方向の電子運動量成分にも依存することを示した。このようにQLGAの応用例を示すことで、本方式が今後重要となるナノデバイス中の電子伝播シミュレーションに対しても有効な手段となりうることを実証することができた。

Open system を の boundary conditions set し た quantum lattice 気 body オ ー ト マ ト ン method (QLGA) を micro electronic デ バ イ ス の parsing に 応 with し た. QLGA は time dependent Schrodinger equation を セ ル オ ー ト マ ト ン に よ り solution く シ ミ ュ レ ー シ ョ で ン way, quantum コ ン ピ ュ ー タ on の ア プ リ ケ ー シ ョ ン と し て expect さ れ て い る. This technique I 々 は を classical computer で エ ミ ュ レ ー ト し そ の have sharper sex を agent っ て き た. Special に は this year, こ れ ま で に I 々 が test case し た 収 absorption boundary condition ア ル ゴ リ ズ ム を using し て, ナ ノ ス ケ ー ル MOSFET の 2 dimensional ま た は 3 dimensional electron wave 伝 sowing の visualization な ら び に line through coefficient calculation を っ た. Youdaoplaceholder0, the における electron wave in the thin film SOI 伝 broadcasts the analysis of the を row った. ボ デ ィ department の thick み が の film under 5 nm MOSFET に お い て は の is concave and convex, Si/SiO_2 interface ス ケ ー ル が デ バ イ ス サ イ ズ に nearly づ く た め, そ の 揺 ら ぎ に よ る influence が averageness さ れ ず, ド レ イ ン の current characteristics ば ら つ き と な っ て 顕 in turn す る possibility が あ る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0 ほ ほ ほ ほ, extremely thin ゲ <s:1> ト insulation film を through する leakage れ current <e:1> interface convexity dependence <e:1> analysis <s:1> line った. の ゲ ー ト area small さ な 10 nm level の micro element child に お い て は, concave and convex が れ current leakage between numerical の element child ば ら つ き に big き な influence を and ぼ す こ と が.at し た. Youdaoplaceholder0, concave and convex による scattered <s:1> ため, through coefficient が interface horizontal direction <s:1> electron motion component に <s:1> dependent する する とを shows た. こ の よ う に QLGA の を 応 cases in す こ と で, this way が in important と な る ナ ノ デ バ イ ス の electronic 伝 in sowing シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に し seaborne て も have sharper な means と な り う る こ と を card be す る こ と が で き た.