Inhaltsverzeichnis

• Kurzfassung
• Abstract
• Danksagung
• Symbole
• 1 Einleitung
  • 1.1 Entwicklung der Bauelementsimulation
  • 1.2 Der neue Bauelementsimulator
  • 1.3 Aufbau dieser Arbeit
• 2 Die Entwicklungsumgebung
  • 2.1 VISTA
  • 2.2 PIF
    • 2.2.1 Die Geometrie
    • 2.2.2 Attribute
  • 2.3 Materialien
  • 2.4 Das Gitter und die Diskretisierungsinformation
    • 2.4.1 Finite Boxen
    • 2.4.2 Die unstrukturierte Gitterinformation
• 3 Die Diskretisierung der Erhaltungsgleichungen im Segmentsinneren
  • 3.1 Kontrollfunktionen
    • 3.1.1 Definition der Kontrollfunktion
    • 3.1.2 Integral-/Differentialform
  • 3.2 Die Poissongleichung
    • 3.2.1 Die solitäre Poissongleichung
    • 3.2.2 Die gekoppelte Poissongleichung
  • 3.3 Die Kontinuitätsgleichungen
  • 3.4 Die Gesamtstromgleichung
  • 3.5 Die Energiestromgleichungen
    • Der Energiequellterm am Hetero-Übergang
    • Fortsetzung der Diskretisierung
• 4 Die Diskretisierung der Flußterme
  • 4.1 Einleitung - Probleme bei hydrodynamischen Formulierungen für Heterostrukturen
  • 4.2 Die Stromdichte
    • 4.2.1 Integration über konstante Zustandsdichte
    • 4.2.2 Integration über die ortsveränderliche Zustandsdichte
  • 4.3 Die Energiestromdichte
    • 4.3.1 Integration über konstante Zustandsdichte
    • 4.3.2 Integration über ortsveränderliche Zustandsdichte
  • 4.4 Die treibende Kraft
  • 4.5 Numerische Aspekte
• 5 Die Diskretisierung von Vektorgrößen
  • 5.1 Die Diskretisierung auf Rechtecksgittern
  • 5.2 Verallgemeinerung für Finite Boxen
  • 5.3 Numerische Stabilität der Diskretisierungsformel
• 6 Die Diskretisierung von Rand- und Übergangsbedingungen
  • 6.1 Begriffe
    • 6.1.1 Randboxen
    • 6.1.2 Typische Klassen von Randbedingungen
      • Neumann-Rand
      • Dirichlet-Rand
      • Heteroübergang
  • 6.2 Der Heteroübergang
    • 6.2.1 Das physikalische Problem
    • 6.2.2 Der Gleichgewichtsfall
    • 6.2.3 Der Grenzfall des kontinuierlichen Modells
    • 6.2.4 Übergänge mit größeren Barrierenhöhen
    • 6.2.5 Die Halbleiter-Oxid-Grenze
  • 6.3 Der Ohmsche Kontakt
  • 6.4 Der Schottky-Kontakt
  • 6.5 Allgemeine Randbedingungen
    • 6.5.1 Der Heteroübergang als Beispiel
    • 6.5.2 Vorgangsweise bei explizit gegebenem Fluß
    • 6.5.3 Vorgangsweise bei implizit gegebenem Fluß
    • 6.5.4 Implizite Behandlung expliziter Flüsse
    • 6.5.5 Generalisierte Vorgangsweise
• 7 Verkoppelte Simulation
  • 7.1 Die Segmentsanalyse
  • 7.2 Lineare passive Schaltungselemente
    • 7.2.1 Kapazitäten
    • 7.2.2 Widerstände
    • 7.2.3 Induktivitäten
  • 7.3 Die Kontaktgrößen
  • 7.4 Die externe Beschaltung der Terminals
  • 7.5 Die Kontaktstromintegration
    • 7.5.1 Stromrandbedingungen
    • 7.5.2 Die Stromintegration
  • 7.6 Die Gesamtstromgleichung bei verkoppelten Bauelementen
• 8 Der Aufbau und das Lösen des Gleichungssystems
  • 8.1 Anforderungen
  • 8.2 Größen, Variablen und das Gleichungssystem
  • 8.3 Der Aufbau des Gleichungssystems
    • 8.3.1 Die Zeilentransformation
    • 8.3.2 Die Struktur des Gleichungssystems
    • 8.3.3 Die Vorelimination
    • 8.3.4 Die Schritte beim Aufbau des Gleichungssystems
  • 8.4 Der Gleichungslöser
    • 8.4.1 Die Skalierung des Gleichungssystems
    • 8.4.2 Das hierarchische Konzept
• 9 Das nichtlineare Iterationsverfahren
  • 9.1 Die Anfangslösung
  • 9.2 Die Dämpfung des Änderungsvektors
    • 9.2.1 Dämpfung nach der Krümmung
    • 9.2.2 Dämpfung nach Bank und Rose
    • 9.2.3 Dämpfung nach dem Potential
    • 9.2.4 Dämpfung nach globalen oder lokalen Kriterien
    • 9.2.5 Vergleich der Dämpfungsstrategien
  • 9.3 Änderungen in der Trägerkonzentration
• 10 Der Ringoszillator in Ultra-Low-Power-CMOS-Technologie
  • 10.1 Grundlegende Problematik
  • 10.2 Kenngrößen zur Technologiebewertung
    • 10.2.1 Dynamische Verlustleistung
    • 10.2.2 Statische Verlustleistung
    • 10.2.3 Verzögerungszeit/Schaltgeschwindigkeit
    • 10.2.4 Rauschabstand
    • 10.2.5 Leckzeit
    • 10.2.6 Taktrate und Verlustenergie
  • 10.3 Die Verringerung der Verlustleistung
  • 10.4 Die simulierten Ultra-Low-Power-Entwürfe
  • 10.5 Die Verkopplung der Einzelbauelemente
  • 10.6 Die Simulation
  • 10.7 Der Einschwingvorgang
  • 10.8 Der eingeschwungene Zustand
  • 10.9 Die Bestimmung der Verlustleistung
• 11 Der High-Electron-Mobility-Transistor (HEMT)
  • 11.1 Aufbau des HEMTs
  • 11.2 Die Simulation
  • 11.3 Die Betriebsfälle
    • 11.3.1 Der Subthreshold-Bereich
    • 11.3.2 Der normale Betriebsbereich
    • 11.3.3 Der Sättigungsbereich
    • 11.3.4 Der parasitäre Kanal
  • 11.4 Erkenntnisse
• 12 Ausblick
• A Die Schrödinger-Gleichung und die eindimensionale Quantisierung
• B Die Kondition der Matrix des linearisierten Systems
• Literaturverzeichnis
• Eigene Veröffentlichungen
• Curriculum Vitae
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