Simulation du transport quantique

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.

This article provides an overview of the theoretical modeling and simulation of quantum transport phenomena in nanoscience. This approach is conducted via certain key concepts of quantum mechanics that govern the behavior of electrons in low-dimensional systems and provide the characteristics of ultimate microelectronics devices. After having presented general notions on the electronic structure of materials, this article focuses on the different levels of modeling of electron transport and their scope of validity. The theory of quantum transport is approached intuitively through to the notion of wave packet propagation and then implemented in the simulation of nanotransistors . This contribution aims at highlighting the progress of quantum simulation , which now allow for truly comparative studies with experiments and guide technological choices for the development of nanoelectronics.