6.3.1 Herkömmliche Verfahren



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6.3.1 Herkömmliche Verfahren

In diesem Abschnitt sei angenommen, daß die Monte-Carlo-Methode im ganzen Bauelement verwendet wird, um die Boltzmanngleichung zu lösen. Davon, daß diese Lösung in Gleichgewichtsgebieten einfacher zu bewerkstelligen wäre, sei hier abgesehen.

Das Problem besteht dann darin, den Monte-Carlo-Transport selbstkonsistent mit der Poissongleichung

 

zu berechnen. Die Löcherkonzentration und die Dotierungskonzentration soll im weiteren als konstant angenommen werden.

Das Standarditerationsverfahren besteht nun darin, die mit Hilfe der Monte-Carlo-Methode berechnete Elektronenkonzentration in die lineare Poissongleichung 6.45 einzusetzen, um mit der daraus gewonnen neuen Potentialverteilung eine erneute Monte-Carlo-Rechnung durchzuführen. Diese Methode ist jedoch bei höheren Elektronenkonzentrationen instabil.

Bei Verwendung der Ensemble-Monte-Carlo-Methode kann Stabilität erreicht werden, indem für den Zeitschritt , mit dem abgetastet wird, die Bedingung

eingehalten wird. Darin bedeutet die Plasmafrequenz [43],

Da dieses Stabilitätskriterium sehr kleine Zeitschritte erfordert, ist diese Methode sehr rechenzeitintensiv.

Auf die Einteilchen-Monte-Carlo-Methode, die ja zeitunabhängig ist, kann dieses Kriterium nicht übertragen werden. Es ist aber naheliegend, ähnlich wie beim Gummel-Verfahren [93] eine Dämpfungsfunktion in der Poissongleichung einzuführen.

Ein physikalisch motivierter Ansatz in dieser Richtung wird in [104] [105] verwendet. Dabei wird eine Größe ähnlich dem Quasifermipotential

als Ergebnis der Monte-Carlo-Rechnung gewählt. Diese findet dann Eingang in die nichtlineare Poissongleichung ,

Statistische Schwankungen in der Elektronenkonzentration, wie sie während der Monte-Carlo-Poisson-Iterationen auftreten, führen bei dieser Methode nicht zur Instabilität.



Martin Stiftinger
Wed Oct 12 11:59:33 MET 1994