Wir beschäftigen uns hauptsächlich mit der Prozess- und Bauelementsimulation. Dabei werden Fertigungsprozesse bzw. elektrische Vorgänge in Halbleitermaterialien untersucht und mit modernster Software simuliert.

Unsere Forschungsgebiete und Betätigungsfelder umfassen Bereiche der Elektrotechnik, der Informatik, der Mathematik, der Physik und der Werkstofftechnik.

Die von uns entwickelte Software wird auf der ganzen Welt eingesetzt. Zu unseren Sponsoren zählen viele namhafte Firmen, die unsere Projekte und unsere Mitarbeiter unterstützen.

Aufgrund unserer guten Kontake, der zukunftsorientierten Thematik und nicht zuletzt wegen des sozialen Umfelds entscheiden sich viele unserer Diplomanden für ein Doktoratsstudium an unserem Institut.

Unsere aktuellen Themen finden Sie hier im Anschluss oder in der Diplomarbeitenbörse.

 

n extrem kleinen MOSFETs kann der Einfang und die Emission einzelner Ladungsträger indirekt beobachtet werden. Um einzelne Defekte studieren zu Können wurde in Kooperation mit unseren Industriepartnern eine Messmethode entwickelt. Diese ermöglicht es elektrisch aktive Defekte durch auftretende diskrete Stufen im Drainstrom zu analysieren (siehe Abbildung links). Die hundertfache Wiederholung der Messungen liefert darüber hinaus statistisch aussagekräftige Daten. Weiters wurden zur Datenanalyse anspruchsvolle Algorithmen implementiert. Als Ergebnis werden sogenannte "Spectral Maps" generiert, welche die einzelnen Defekte charakterisieren und weiterverarbeitet werden können (siehe Abbildung rechts).


Ziel dieser Arbeit ist es, aufbauend auf einem vorhandenen graphischen Interface, bestehende Algorithmen zu einem kompletten Framework zusammenzufügen und zu erweitern.

Im Detail:

  • Erweitern des bestehenden GUIs
  • Automatisierung des Auswerteablaufs
  • Automatische Clusterdetektion
  • Stufendetektion
  • Softwareanbindung des Messplatzes

Kontakt:
Michael Waltl, Zimmer CA 0533
Tibor Grasser, Zimmer CA 0538

Keywords:
C++, Python, Qt, GUI, Reliability, MOSFET

Messdaten welche die Emission eines einzelnen Loches als diskrete Stufen im Drain–Source Strom zeigen.
Beispiel einer "Spectral Map" zur Defektanalyse, einzelne Defekte sind als Cluster sichtbar.

Die Simulation von Herstellungsschritten in der Halbleiterfertigung erlaubt nicht nur ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Physik, sondern auch die Prozessoptimierung ohne teure Experimente. Viele Schritte in der Prozesskette, um integrierte Schaltungen herzustellen, verändern die Topographie der Waferoberfläche durch Ätzen oder Abscheidung neuer Materialschichten. Ein Hauptproblem der Topographiesimulation stellt die korrekte zeitliche Beschreibung der geometrischen Veränderungen, insbesondere in drei Dimensionen, dar. Aus diesem Grund verwendet eine verfügbare Simulationssoftware am Institut für Mikroelektronik die Level-Set Methode welche moderne Parallelisierungstechniken verwendet um die Rechenzeit zu minimieren. Im Zuge dieser Diplomarbeit soll auf dieser Simulationsplattform aufgebaut, diese erweitert und auch bezueglich den Softwarekonzepten untersucht werden, welches wiederum unterschiedliche Fokusbereiche für die Diplomarbeit zulässt. Das konkrete Diplomarbeitsthema kann demnach an das Interesse und die Fähigkeiten der Studentin/des Studenten angepasst werden. Der/Die StudentIn wird voll in das Forscherteam integriert und kann somit an aktuellen Problemen mitarbeiten.

Mögliche Aufgaben wären:

  • Verbesserung der parallelen Lastverteilung zur weiteren Reduzierung der Rechenzeit
  • Untersuchung der Software-Schnittstellen und Auftrennung der Komponenten
  • Anpassung der Simulationsmodelle
  • Durchführung neuester Simulationen basierend auf industriellen Anforderungen
  • Mitarbeit an der Veröffentlichung als quelloffene Software

 

Voraussetzungen:
- Programmierkenntnisse in C++ unter GNU/Linux
- Interesse an parallelem Rechnen
- Interesse an Software Entwicklung
- Interesse an wissenschaftlichen Simulationen

 

Kontakt:
Josef Weinbub, Zimmer CA 05 02
Lado Filipovic, Zimmer CA 05 06
Erasmus Langer, Zimmer CA 05 25

 

Keywords:
Simulation, Mikroelektronik, C++, Softwareentwicklung

 

Diskretisierungsgitter (auch bekannt als 'Meshes') sind ein wichtiger  Bestandteil der Halbleiter Bauelemente Simulation. Sie erlauben unter anderem die Untersuchung von physikalischen Phänomenen in der diskreten Welt des Computers. Die Qualität des Gitters trägt maßgeblich zur Genauigkeit der Simulation bei, womit der Generierung des Diskretisierungsgitters eine besondere Bedeutung zukommt.

Im Zuge der Diplomarbeit können unterschiedliche Aspekte aus dem Bereich der Adaptierung, Generierung und Klassifizierung von Diskretisierungsgitter behandelt werden. Basis für die Arbeit ist die Entwicklung innerhalb der am Institut entwickelten Open Source Programmbibliothek ViennaMesh. Dieses Projekt lässt unterschiedliche Themen zu und kann demnach an das Interesse des Studierenden angepasst werden.

Mögliche Aufgaben wären:

  • Implementierung eines Algorithmus zur Vergröberung von Diskretisierungsgittern
  • Anbindung von diversen Gitter Generierungs und Adaptierungs-Programmbibliotheken und vieles mehr.

Weiters besteht für ambitionierte Studenten die Möglichkeit Verantwortung für Teilbereiche der Programmbibliothek zu übernehmen und somit aktiv die Weiterentwicklung als Mitentwickler zu gestalten.

 

Kontakt:
Josef Weinbub, Zimmer CA 0502
Karl Rupp, Zimmer CA 0502
Erasmus Langer, Zimmer CA 0525

 

Keywords:
C++, Diskretisierungsgitter, wissenschaftliche Berechnungen

 

Wissenschafltiche Simulationen im Bereich der Halbleiter Bauelemente Simulation erfordern das Zusammenspiel von unterschiedlichen Simulationsansätzen. Dies erfordert allerdings ein Framework, dass die zugrundeliegendene Heterogenität durch die unterschiedlichen Simulationsmethoden handhaben kann. Dieser Herausforderung stellt sich die am Institut in Entwicklung befindliche Open Source Programmbibliothek ViennaMOS. Im Zuge der Diplomarbeit soll die Chance gegeben werden an diesem jungen Software Projekt mitzuarbeiten. Dieses Projekt lässt unterschiedliche Themen zu und kann demnach an das Interesse des Studierenden angepasst werden.

Mögliche Aufgaben wären:

  • Angliederung von bestehenden Simulations Anwendungen an das Framework
  • Untersuchung einer parallelen Ausführungsebene basierend auf dem 'Message Passing Interface' (MPI)
  • Erweiterung und Verfeinerung des angewandten 'Plugin' Konzeptes, und vieles mehr.

Weiters besteht für ambitionierte Studenten die Möglichkeit Verantwortung für Teilbereiche der Programmbibliothek zu übernehmen und somit aktiv die Weiterentwicklung als Mitentwickler zu gestalten.

 

Kontakt:
Josef Weinbub, Zimmer CA 0502
Karl Rupp, Zimmer CA 0502
Erasmus Langer, Zimmer CA 0525

 

Keywords:
C++, Softwareentwicklung, wissenschaftliche Berechnungen

 

Wesentliche Eigenschaften von Halbleitermaterialien werden durch die elektronische Bandstruktur bestimmt. Eine numerisch effiziente Methode zur Berechnung der vollen Bandstruktur stellt die empirische Pseudopotential-Methode (EPM) dar. In dieser Diplomarbeit soll ein bestehendes EPM-Tool in den hauseigenen Schrödinger-Gleichungslöser (VSP) integriert werden. Neben der Implementierung mit moderner Software-Architektur soll die Funktionalität auf III-V und wide-bandgap Halbleiter erweitert werden.

 

Kontakt:
Oskar Baumgartner, Zimmer CA 05 36
Hans Kosina, Zimmer CA 05 35

 

Keywords:
C++, Halbleiterphysik, Bandstruktur

 

 

 

 

A quantum cascade laser is based on intersubband-transitions of electrons inside a quantum-well structure. Therefore, unlike other semiconductor light sources, the emitted wavelength is not determined by the band gap of the used material but on the thickness of the constituent layers.

The classical concept of QCLs is a periodic repetition of active sections and so-called injector regions, in which a miniband is formed. From the injector miniband the electrons are injected into the upper laser energy level of the active section. Here the laser transition takes place. After that, the lower laser energy level is emptied by LO-phonon emissions and the electrons enter the next stage by tunnelling.

Within this master thesis proper boundary conditions should be analysed that yield correct current densities.

 

Kontakt:
Oskar Baumgartner, Zimmer CA 05 36
Hans Kosina, Zimmer CA 05 35

 

Voraussetzungen:
Ambitions in device physics

 

 

Das Wachstum von Kristallkornern in einer polykristallinen Struktur lässt sich mit Hilfe eines Level Set Algorithmus simulieren. Eine Level-Set Methode beschreibt die Entwicklung von Schnittstellen zwischen zwei geometrischen Bereichen mittels einer partiellen Differentialgleichung vom Jacobi-Hamilton Typ. Für die Beschreibung einer polykristallinen Struktur wird ein System von solchen Gleichungen auf einem zwei-dimensionalen Rechteckgitter unter Zuhilfenahme des finite-Differenzen Verfahrens gelöst.

 

Kontakt:
Hajdin Ceric, Zimmer CA 05 15
Erasmus Langer, Zimmer CA 05 25

 

Voraussetzungen:
Interesse an Differentialgleichungen

 

 

 

“Smartv” is ein an unserem Institut entwickeltes Programm, das Felderverteilungen als Lösungen von numerischen Berechnungen visualisiert. Es linkt gegen die Bibliotheken “qt-3” und “vtk-4” und soll auf die neuen “qt-4” und “vtk-5”portiert werden. Im Zuge dieser Arbeit sollen prinzipiell die Visualisierungsmechanismen analysiert werden. Dann soll das Verfahren von der neuen VTK-Library implementiert werden.

 

Kontakt:
Johann Cervenka, Zimmer CD 05 08
Erasmus Langer, Zimmer CA 05 25

 

Voraussetzungen:
C++, qt, Visualisierung

 

 

 

 

Die Zusammenstöße von leitenden Elektronen mit Gitteratomen in einem Metall bewirken, dass diese Atome ihre Stellen verlassen und selbst in Bewegung kommen. Dieses Phänomen ist unter dem Namen Elektromigration bekannt. Die Physik der Elektromigration wird durch das System von fünf partiellen Differentialgleichungen beschrieben. Im Rahmen dieser Master-Arbeit werden die Eigenschaften von Elektromigrationsgleichungen und ihre analytischer Lösungen für ausgewählte Sonderfälle untersucht.

 

Kontakt:
Hajdin Ceric, Zimmer CA 05 15
Erasmus Langer, Zimmer CA 05 25

 

Voraussetzungen:
Interesse an Differentialgleichungen

 

 

 

Die Elektromigration ist ein quantenmechanisches Phänomen, bei dem die Elektronen in Bewegung ihren mechanischen Impuls auf die ruhenden Atome und Moleküle übertragen. Die Theorie der Elektromigration hat ihren Ursprung in der Quantenmechanik und hat bis heute eine bemerkenswerte Entwicklung erlebt. Das Ziel der Master-Arbeit ist die Erstellung einer Übersicht der Elektromigrationtheorie zusammen mit der Darstellung der Theorie und ihrer experimentellen Bestätigung.

 

Kontakt:
Hajdin Ceric, Zimmer CA 05 15
Hans Kosina, Zimmer CA 05 31

 

Voraussetzungen:
Interesse an Physik

 

 

 

 

Modernste Bauelemente in der Halbleiterbranche unterliegen parasitären Tunnelprozessen, die das Verhalten dieser Bauelemente stark beeinflussen. In der Literatur existieren eine Vielzahl an Modellen, die zur Beschreibung dieser Tunnelprozesse dienen, aber nur Teilaspekte der Physik modellieren. Ziel ist die Implementierung eines umfassenden Modells in eine bereits bestehende Software sowie ein Vergleich mit anderen Modellen.

 

Kontakt:
Wolfgang Gös, Zimmer CA 05 29
Tibor Grasser, Zimmer CA 05 38

 

Voraussetzungen:
Sehr gute Kenntnisse in C++
Interesse an der Physik