Article

1 - INTRODUCTION

2 - LES NIVEAUX DE MODÉLISATION DU TRANSPORT ÉLECTRONIQUE

3 - BREF APERÇU SUR LA SIMULATION DU TRANSPORT QUANTIQUE

4 - APPLICATIONS

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : NM400 v1

Simulation du transport quantique

Auteur(s) : François TRIOZON, Stephan ROCHE

Date de publication : 10 janv. 2010

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RÉSUMÉ

Cet article dresse un panorama de la modélisation théorique et de la simulation des phénomènes de transport quantique en nanosciences. Cette approche est conduite à travers quelques concepts clés de la mécanique quantique qui régissent le comportement des électrons dans les systèmes de basse dimensionnalité et d'où émergent les caractéristiques des dispositifs ultimes de la microélectronique. Après des notions générales sur la structure électronique des matériaux, sont présentés les différents niveaux de modélisation du transport électronique et leur domaine de validité. La théorie du transport quantique est abordée de manière intuitive grâce à la notion de propagation des paquets d'ondes, puis implémentée dans la simulation des nanotransistors. Cette contribution vise à donner un éclairage sur les progrès de la simulation quantique, qui permettent maintenant des études réellement comparatives avec les expériences et orientent les choix technologiques pour le développement d'une nanoélectronique.

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INTRODUCTION

Avec la réduction de taille des transistors et l'apparition de nouveaux nanomatériaux susceptibles d'être utilisés comme dispositifs électroniques, les effets quantiques deviennent prépondérants dans les propriétés de conduction électrique. La simulation de ces effets nécessite une approche multi-échelle combinant une description précise de la structure électronique des matériaux avec une modélisation quantique des processus de transport. Il s'agit d'un enjeu majeur pour la compréhension et l'utilisation des nanomatériaux.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-nm400


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MESSIAH (A.) -   Mécanique quantique  -  Dunod (1995).

  • (2) - COHEN-TANOUDJI (C.) et al -   Mécanique quantique  -  Hermann (1997).

  • (3) - ASHCROFT (N.W.), MERMIN (N.D.) -   Solid State Physics  -  Brooks Cole (1976).

  • (4) - KITTEL (C.) -   Physique de l’état solide  -  Dunod (1983).

  • (5) - HOHENBERG (P.), KHON (W.), SHAM (L.J.) -   Inhomogeneous Electron Gas  -  Physical Review, vol. 136, pages B864-B871 (1964) ; Self-consistent Equations Including Exchange and Correlation Effets. Physical Review, vol. 140, pages A1133-A1138 (1965).

  • (6) - GONZE (X.) et al -   First-principles computation of material properties : the ABINIT software project  -  Computational Materials Science, vol. 25, pages 478-492 (2002).

  • ...

1 Outils logiciels

SIESTA : code ab initio DFT utilisant des bases d’orbitales atomiques localisées

http://www.icmab.es/siesta

TB_sim : code « liaisons fortes » développé au CEA Grenoble. Il calcule les propriétés structurales, électroniques, optiques et de transport de charge des nanostructures telles que les nanotubes de carbone, le graphène, les nanocristaux et nanofils semi-conducteurs

http://inac.cea.fr/L_Sim/TB_Sim/index.html

ABINIT : code ab initio DFT utilisant des bases d’ondes planes

http://www.abinit.org

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