D I S S E R T A T I O N

Simulation von Heterostruktur-Feldeffekttransistoren

ausgeführt zum Zwecke der Erlangung des akademischen Grades
eines Doktors der technischen Wissenschaften
eingereicht an der Technischen Universität Wien
Fakultät für Elektrotechnik

von

Thomas Simlinger

Bennogasse 19/19
A-1080 Wien
Matr.-Nr. 8325307
geboren am 17. Juli 1963 in Mödling

Wien, im Juni 1996

• Kurzfassung
• Abstract
• Symbole
• 1 Einleitung
• 2 Beschreibung und Verwaltung allgemeiner Bauelementstrukturen
  • 2.1 Aufteilung des Simulationsgebiets
  • 2.2 Initialisierung
  • 2.3 Geometrie- und Gitterverwaltung
  • 2.4 Modellverwaltung
  • 2.5 Quantitätenverwaltung
  • 2.6 Datenverwaltung
• 3 Numerische Lösung nichtlinearer Anfangsrandwertprobleme der Bauelementsimulation
  • 3.1 Unbekannte, Variable, Quantität, Segment
  • 3.2 Lösung des nichtlinearen Gleichungssystems
  • 3.3 Kontrollfunktion, Iterationsverfahren, Systemmatrix, Rechte-Seite-Vektor
  • 3.4 Transformation des Gleichungssystems
    • 3.4.1 Transformation für Rand- und Grenzflächenbedingungen
    • 3.4.2 Transformation der Differentialgleichungen
    • 3.4.3 Transformation zur Skalierung des Gleichungssystems
    • 3.4.4 Gesamttransformation
  • 3.5 Assemblierung des linearen Gleichungssystems
  • 3.6 Lösung des linearen Gleichungssystems
• 4 Behandlung von Volumsmodellen
  • 4.1 Beschreibung der Volumsmodelle
  • 4.2 Grundlegende Gleichungen
  • 4.3 Quasi-Fermienergie, Fermienergie
  • 4.4 Transformation der Differentialgleichungen
• 5 Behandlung von Grenzflächenmodellen
  • 5.1 Beschreibung der Grenzflächenmodelle
    • 5.1.1 Elektrostatische Grenzflächenbedingungen
    • 5.1.2 Ladungsträgertransport über Grenzflächen
  • 5.2 Grenzflächen zwischen Halbleitern
    • 5.2.1 Das Modell stetiger Quasi-Fermienergie
    • 5.2.2 Das thermionische Emissionsmodell
    • 5.2.3 Das thermionische Feldemissionsmodell
  • 5.3 Grenzflächen zwischen Leiter und Halbleiter
    • 5.3.1 Das Diffusionspotential
    • 5.3.2 Der ideale Leiter
      • Randbedingungen für den ohmschen Kontakt
      • Randbedingungen für den Schottky-Kontakt
    • 5.3.3 Der nichtideale Leiter mit konstanter Leitfähigkeit
• 6 Diskretisierung der Modelle
  • 6.1 Diskretisierung der Volumsmodelle
  • 6.2 Diskretisierung der Grenzflächenmodelle
• 7 Simulation von Heterostrukturbauelementen
  • 7.1 Aufbau von HFETs
  • 7.2 Physikalische Modellierung
  • 7.3 Der pseudomorphe Heterostruktur-Feldeffekttransistor
    • 7.3.1 HFET mit Einfachbarrierenstruktur (HFET-1)
    • 7.3.2 HFET mit Doppelbarrierenstruktur (HFET-2)
  • 7.4 Der Heterostruktur-Varaktor
• 8 Zusammenfassung und Ausblick
• Literatur
• Tabellenverzeichnis
• Curriculum Vitae
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