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デバイス・シミュレータ、デバイス・シミュレーションの方法、および、デバイス・シミュレーション・プログラム

国内特許コード P140010798
整理番号 AF15P012
掲載日 2014年8月7日
出願番号 特願2014-148055
公開番号 特開2016-024604
出願日 平成26年7月18日(2014.7.18)
公開日 平成28年2月8日(2016.2.8)
発明者
  • 森 伸也
  • 美里劫 夏南
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 デバイス・シミュレータ、デバイス・シミュレーションの方法、および、デバイス・シミュレーション・プログラム
発明の概要 【課題】従来に比べて少ない計算量で電子-フォノン間相互作用を考慮しつつデバイスの電気的特性を原子論的に算出するデバイス・シミュレータを提供する。
【解決手段】デバイスの構造に関するデータを格納する記憶部2と、デバイスの構造に関するデータを読み出して、デバイスの構造に応じた電子のバンド構造とフォノンの分散関係とを算出するモデル生成部101と、電子のバンド構造およびフォノンの分散関係に基づいて、波数依存性を有さない仮想的なフォノンである仮想フォノンと、仮想フォノンの散乱強度を決定する仮想フォノンモード決定部102と、モデル生成部が算出した電子のバンド構造と仮想フォノンモード決定部が決定した仮想フォノンおよび仮想フォノンの散乱強度とに基づいて、デバイスの電気的特性をシミュレートするシミュレータ部103と、を有する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


デバイス設計においてシミュレーションによりデバイスの性能を見極めることは極めて重要である。例えば、近年、プレーナ型のトランジスタにとってかわる新しいトランジスタとしてシリコン・ナノワイヤ型(以下、SiNW型)のトランジスタが注目されているが、そのような新しいデバイスを設計する場合、その性能を決定するデバイス特性をコンピュータ上でシミュレートすることは極めて重要である。



特許文献1には、ゲート電極が作るポテンシャルを、一方向に無限長であり他の方向においてゲート幅を有する面電荷を周期的に与えることにより、ナノデバイスにおけるソース・ドレイン間電流電圧特性を計算する装置および方法が記載されている。



非特許文献1では、原子論的な方法によりあらゆる全ての電子-フォノン間相互作用を考慮してシリコン・ナノワイヤの量子輸送特性を求める手法が述べられている。

産業上の利用分野


本発明は、デバイス・シミュレータに関し、特に、電子-フォノン間の相互作用を考慮してデバイスの電気的特性をシミュレートするデバイス・シミュレータに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電子-フォノン間相互作用に影響されるデバイスの電気的特性をシミュレートするデバイス・シミュレータであって、
シミュレートされるデバイスの構造に関するデータを格納する記憶部と、
前記記憶部から前記デバイスの構造に関するデータを読み出して、前記デバイスの構造に応じた電子のバンド構造とフォノンの分散関係とを算出するモデル生成部と、
前記モデル生成部が算出した前記電子のバンド構造および前記フォノンの分散関係に基づいて、波数依存性を有さない仮想的なフォノンである仮想フォノンと、前記仮想フォノンの散乱強度を決定する仮想フォノンモード決定部と、
前記モデル生成部が算出した前記電子のバンド構造と前記仮想フォノンモード決定部が決定した前記仮想フォノンおよび前記仮想フォノンの散乱強度とに基づいて、前記デバイスの電気的特性をシミュレートするシミュレータ部と、を有するデバイス・シミュレータ。

【請求項2】
前記仮想フォノンは、複数のエネルギーレベルを有し、当該複数のエネルギーレベルの隣接するエネルギーレベル間のエネルギー差はいずれも等しい、ことを特徴とする請求項1に記載のデバイス・シミュレータ。

【請求項3】
前記仮想フォノンモード決定部は、前記電子のバンド構造および前記フォノンの分散関係に基づいて第一原理計算により求めた散乱時間のエネルギー依存性および電子移動度の電子密度依存性を用いて前記仮想フォノンおよび前記仮想フォノンの散乱強度を決定する、請求項1または2に記載のデバイス・シミュレータ。

【請求項4】
コンピュータを用いて電子-フォノン間相互作用に影響されるデバイスの電気的特性をシミュレートするデバイス・シミュレーションの方法であって、
演算部が、記憶部に格納されたシミュレートされるデバイスの構造に関するデータを読み出して、前記デバイスの構造に応じた電子のバンド構造とフォノンの分散関係とを算出するモデル生成ステップと、
前記演算部が、前記モデル生成ステップにおいて算出した前記電子のバンド構造および前記フォノンの分散関係に基づいて、波数依存性を有さない仮想的なフォノンである仮想フォノンと、前記仮想フォノンの散乱強度を決定する仮想フォノンモード決定ステップと、
前記演算部が、前記モデル生成ステップにおいて算出した前記電子のバンド構造と前記仮想フォノンモード決定ステップにおいて決定した前記仮想フォノンおよび前記仮想フォノンの散乱強度とに基づいて、前記デバイスの電気的特性をシミュレートするステップと、を有するデバイス・シミュレーションの方法。

【請求項5】
コンピュータに電子-フォノン間相互作用に影響されるデバイスの電気的特性をシミュレートさせるデバイス・シミュレーション・プログラムであって、
前記デバイス・シミュレーション・プログラムは、前記コンピュータに、
シミュレートされるデバイスの構造に応じた電子のバンド構造とフォノンの分散関係とを算出するモデル生成ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて算出した前記電子のバンド構造および前記フォノンの分散関係に基づいて、波数依存性を有さない仮想的なフォノンである仮想フォノンと、前記仮想フォノンの散乱強度を決定する仮想フォノンモード決定ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて算出した前記電子のバンド構造と前記仮想フォノンモード決定ステップにおいて決定した前記仮想フォノンおよび前記仮想フォノンの散乱強度とに基づいて、前記デバイスの電気的特性をシミュレートするステップと、
を実行させることを特徴とするデバイス・シミュレーション・プログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 次世代エレクトロニクスデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究 領域
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