Modélisation et simulation du transport quantique dans les transistors MOS nanométriques

• Main Author: Bescond, Marc
• Language: FRE
• Published: Université de Provence - Aix-Marseille I 2004
• Subjects: [PHYS:COND] Physics/Condensed Matter; Nanotechnologies; Théorie de transport de Landauer; Fonctions de Green hors-équilibre; MOSFET nanométriques; Liaisons fortes auto-cohérentes; Effet tunnel; Confinement quantique; Défauts ponctuels
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008075; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/75/90/PDF/tel-00008075.pdf

La réduction constante de la taille des transistors conduit aujourd'hui à des dispositifs nano-métriques dans lesquels les effets quantiques sont de plus en plus prédominants. Ce travail modélise des transistors MOSFET ultimes et détermine l'impact des effets quantiques dans les architectures multi-grilles émergeantes. Nous utilisons le formalisme auto-cohérent des fonctions de Green hors-équilibre exprimé dans la théorie des liaisons fortes. Nous simulons tout d'abord un transistor double-grille 2D confiné, dans lequel l'axe source-drain est représenté par une chaîne atomique. Nous étudions l'amplitude du courant tunnel source-drain en fonction de la longueur de grille et montrons que les transistors conservent des caractéristiques électriques acceptables jusqu'à une longueur de grille de 7 nm. Nous développons ensuite un modèle 3D pour décrire les architectures à nanofil de silicium (Tri-gate, Pi-gate, Omega-gate, Gate-all-around). Une étude détaillée illustre plusieurs concepts de la théorie de transport de Landauer (quantum de conductance, résistance des réservoirs) et compare les performances électriques de chaque configuration de grille. Nous discutons l'influence du contrôle électrostatique en fonction de la longueur de grille et des dimensions de la section transverse. Enfin, nous proposons un modèle capable de traiter la présence de défauts ponctuels dans de tels composants 3D et analysons l'impact de leur type et de leur position.