tailieunhanh - Mô phỏng ba chiều linh kiện na-nô bán dẫn với lời giải phương trình Poisson dựa trên thuật toán GPBICG

Bài báo trình bày việc xây dựng chương trình giải phương trình Poisson ba chiều dựa trên thuật toán GPBICG để sử dụng trong chương trình mô phỏng linh kiện na-nô bán dẫn bằng phương pháp Monte – Carlo tập hợp tự hợp. Chương trình mô phỏng được áp dụng để mô phỏng động lực học ba chiều của hạt tải trong các đi-ốt p-i-n bán dẫn GaAs. | TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 65, 2011 MÔ PHỎNG BA CHIỀU LINH KIỆN NA-NÔ BÁN DẪN VỚI LỜI GIẢI PHƯƠNG TRÌNH POISSON DỰA TRÊN THUẬT TOÁN GPBICG Đinh Như Thảo, Dương Thị Diễm My, Nguyễn Châu Phương Thi, Ngô Thanh Thủy Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế TÓM TẮT Bài báo trình bày việc xây dựng chương trình giải phương trình Poisson ba chiều dựa trên thuật toán GPBICG để sử dụng trong chương trình mô phỏng linh kiện na-nô bán dẫn bằng phương pháp Monte – Carlo tập hợp tự hợp. Chương trình mô phỏng được áp dụng để mô phỏng động lực học ba chiều của hạt tải trong các đi-ốt p-i-n bán dẫn GaAs. Các kết quả mô phỏng thu được hoàn toàn phù hợp với các kết quả của các công trình đã được công bố trước đây [1, 2]. Các kết quả chỉ ra rằng, chương trình giải phương trình Poisson dựa trên thuật toán GPBICG không những có tốc độ hội tụ nhanh mà còn có tính ổn định cao hơn các chương trình từng được sử dụng [2]. Từ khóa: Mô phỏng linh kiện bán dẫn, phương trình Poisson ba chiều, thuật toán GPBICG, phương pháp Monte – Carlo. 1. Giới thiệu Nghiên cứu và phát triển các linh kiện na-nô bán dẫn đang thu hút sự quan tâm mạnh mẽ của giới khoa học do tính ứng dụng cao của nó [1, 2, 3]. Nghiên cứu thực nghiệm các linh kiện na-nô nói chung là rất tốn kém, đòi hỏi phải sử dụng công nghệ cao và mất nhiều thời gian. Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết có thể giúp khắc phục được các hạn chế nêu ở trên, đặc biệt là các phương pháp mô phỏng như: phương pháp Monte – Carlo tập hợp tự hợp, phương pháp các phương trình cân bằng, mô hình kéo theo – khuếch tán [4]. Trong lớp các phương pháp đó, Monte – Carlo tập hợp tự hợp có nhiều ưu điểm nổi trội đặc biệt là tính chính xác và tính ổn định. Đây là phương pháp bán cổ điển với tốc độ tán xạ được tính toán dựa trên qui tắc vàng Fermi và việc khảo sát động lực học của hạt tải dựa trên các phương trình động học của Newton. Trong quá trình mô phỏng, phương pháp Monte – Carlo tập hợp tự hợp cần cập nhật phân bố của điện thế trong linh kiện ứng với một .