etude theorique et experimentale du transport electronique ... - Ief

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Chapitre II : Les différents niveaux de la modélisationTableau II- 4 : Tableau récapitulatif des modèles de simulations d’un point de vue physique. Les principales approximations etles grandeurs caractéristiques y sont rappelées.5.4.2. Bilan des modèles compactsLe travail effectué précédemment pour les modèles de simulation peut s’effectuer aussi pour les modèlesanalytiques et compacts. Les avantages et les inconvénients sont listés dans le Tableau II- 5.Modèles compactsTransportLimitesAvantagesREFStationnaire Effet stat. Effet non stat. Cas d’école [74]Non Stationnaire Effet non stat. Effet Quasi Balistique Effet non stat. [78]Approche de Quasi Balistique Continuité entre QuantificationLandauer Effets non stat.le Station. et le Bal[96]Balistique Balistique Pas de calibration C’est 1 référence [86]Compact modelSPICE Quasi Balistique Effets non stat.possible sur les mesures Physique du transportapproximative Tous les régimes RapideTableau II- 5 : Tableau récapitulatif des modèles compacts. Les limites, les avantages De plus, une des publicationsréférences associé au modèle est proposée.[110]Les différents modèles, avec leurs limitations, ayant été rappelés, nous allons situer notre travail dansl’éventail de la modélisation- 74 -
Chapitre II : Les différents niveaux de la modélisation6. NOTRE CONTRIBUTION6.1. Analyse expérimentale des effets non stationnairesLes études du transport électronique sur les MOSFET nanométriques sont délicates en raison du grandnombre d’effets parasites qui apparaissent sur les dispositifs nanométriques. Pour étudier de manièrerigoureuse les effets non stationnaires, des diodes n+/n/n+ seront fabriquées puis analysées parcomparaison des résultats expérimentaux et de simulations. Ce chapitre permettra de cerner, de manièreoriginale, les limitations des modèles Dérive-Diffusion, Hydrodynamique et Monte Carlo en lesconfrontant à l’expérience. A cette étude, s’ajoutera une étude de spectroscopie de porteurs mettant enévidence les limites des modèles Dérive-Diffusion et Hydrodynamique à l’aide des fonctions dedistribution. Enfin, deux calculs théoriques permettront de définir les différents régimes de transport pourl’utilisation du modèle adéquat.6.2. Réalisation d’un modèle analytique physique pour MOSFETDans le chapitre IV, des simulations Monte Carlo permettront de comprendre précisément la nature dutransport dans les dispositifs ultimes. A partir de cette étude, la théorie de Landauer sera utilisée pourdévelopper un nouveau modèle compact basé sur l’analyse fine de la spectroscopie de porteurs.L’architecture du nouveau modèle sera centrée sur le développement d’un nouveau modèle de rétrodiffusionbasé sur la détermination des probabilités de porteurs balistiques et de rétro-diffusion le long ducanal. Ce modèle est implémenté dans le modèle compact MASTAR QUASI BALLISTIC. L’objectif dece modèle analytique est de décrire le plus fidèlement possible la physique des dispositifs. La référencesera le simulateur Monte Carlo MONACO résolvant l’équation de transport de Boltzmann (gaz 3D,Statistique de Boltzmann) [60]. Le but est de se « placer entre la TCAD et les modèles compacts »comme illustrée sur la Figure II- 28 où sont représentés les différents compromis de la modélisation.Suivant la démarche souhaitée dans [105] où la TCAD permet d’améliorer les modèles compacts,l’objectif est de développer un modèle permettant de refléter la physique du transport et assez flexiblepour pouvoir y inclure ensuite les phénomènes absents pour le moment des simulations Monte Carlocomme l’influence de la quantification.M ASTAR QUASI BALLISTICSIMPLE5COM PACTS MODELESSIMPLE5T CADSIMPLE5444EXTENSIBLE3UNIVERSALEXTENSIBLE3UNIVERSALEXTENSIBLE3UNIVERSAL222111000EMPIRICALPHYSICALEMPIRICALPHYSICALEMPIRICALPHYSICALN°PARAMETERSACCURATEN°PARAMETERSACCURATEN°PARAMETERSACCURATEFigure II- 28 : Le compromis difficile des modèles SPICE (rouge) et des simulateurs TCAD (en vert). Le travail se situe entreles deux. Le but étant de faire un modèle (en bleu) qui soit basées sur des simulateurs TCAD et permettant de faire de l’analysede type « SPICE » sur le courant I ON . Remarque : la notation est collégiale.- 75 -
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ConclusionFigure C: Interface MASTA
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