Simulation von modernen Halbleiterbauelementen

Die Mikroelektronik ist gegenwärtig eines der innovativsten Forschungsgebiete. Ihre gesellschaftlichen Implikationen sind weit reichend; eine Welt ohne Elektronik ist in industrialisierten Ländern kaum mehr vorstellbar. Halbleiterbauelemente sind omnipräsent und dennoch werden sie kaum wahrgenommen. Kein Computer, keine computergesteuerte Maschine in Industrie und Haushalt, keine Unterhaltungselektronik, kein Automobil, keine mobile (Tele-)Kommunikation kommt ohne diese Bauteile aus. Die Weiterentwicklung immer leistungsstärkerer Halbleiterbauelemente ist eine zentrale und sehr kostenintensive Herausforderung der Halbleiterindustrie. Die Simulation der elektrischen Eigenschaften der Halbleiterbauelemente ermöglicht der Industrie noch vor der Produktion von Prototypen eine Abschätzung des Verhaltens. Aufwändige Tests von Halbleiterbauelemente können durch das aus der Simulation gewonnene, vertiefte Verständnis der Physik eingespart werden. Das aus der Berechnung resultierende Wissen erlaubt eine frühzeitige Optimierung der Bauelemente. Um diese Anforderungen entsprechen zu können, muss ein Simulator auf hochkomplexe Softwaretechnologie zurückgreifen, allgemein bekannt als TCAD-Programme. TCAD ist das Akronym für Technology Computer Aided Design. Die kommerziell verfügbaren TCAD-Programme hinken allerdings dem Stand der führenden industriellen Applikationen hinterher. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf mehrere wichtige Forschungsgebiete, die sich grob in folgende zwei Module unterteilen lassen: Das Modul "Neue Materialien and Bauelemente" hat zum Ziel die Entwicklung von Modellen für die elektrischen und thermischen Eigenschaften von Gruppe IV, und Gruppe III-V Halbleitern und nicht idealer Isolatoren zu unterstützen. Bauelemente, die auf diesen Materialien basieren, werden grundlegenden Untersuchungen unterzogen. Das Modul "Fortschrittliche Transportmodelle" konzentriert sich auf die Frage, welches Ladungsträgertransportmodell benötigt wird, um für bestimmte Anwendungen die nötige Genauigkeit zu erreichen. Diese Fragestellung ist auch für die angemessene Behandlung neuer Materialien von Relevanz. Das Hauptziel des Projekts ist jene Forschung fortzusetzen, die in den letzten Jahren erfolgreich durchgeführt wurde. Durch die Bildung einer eigenen Forschungsgruppe soll der Arbeitsbereich systematisch verbreitert und vertieft werden. Erwartet wird, dass bei der physikalischen Modellierung der Eigenschaften neuer Materialien und im Bereich der Modellierung fortschrittlicher Ladungsträgertransportmodelle erfolgreich Neuland für Halbleiterbauelemente mit Nanostrukturen betreten wird.