Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Nanoelektronikai szimuláció

    A tantárgy angol neve: Simulation of Nanoelectronics

    Adatlap utolsó módosítása: 2008. május 20.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2015. június 30.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak

    Szabadon választható tantárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHVAV65 5,6,7, 4/0/0/v 4 1/1
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Veszely Gyula,
    A tantárgy tanszéki weboldala http://www.evt.bme.hu/staff/reich/nano/index.htm
    4. A tantárgy előadója

     

    Név:

     

    Beosztás:

     

     

    Tanszék, Int.:

     

     

    Dr. Veszely Gyula

     

     

    egyetemi tanár

     

     

    HVT

     

     

    Reichardt András

     

     

    egy. tanársegéd

     

     

    HVT

     

     

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít


    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM
    ( KépzésLétezik( ahol a KépzésKód = "5N-08")
    VAGY
    KépzésLétezik( ahol a KépzésKód = "5N-A8")
    VAGY
    KépzésLétezik( ahol a KépzésKód = "5N-M8"))

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    Elektromágneses terek, Fizika 1., Fizika 2.


    7. A tantárgy célkitűzése

    A tárgy célja nanoelektronikai eszközök működésének és szimulációs módszereinek ismertetése, a kapcsolódó áramköri modellek bemutatása a szimuláció szemszögéből.

    A klasszikus fizikai és kvantummechanikai megközelítésekből adódó eszközmodellek bemutatása és értelmezése. A szükséges fizikai háttértudás alapjait a kurzuson belül bemutatva a később felmerülő problémákhoz megfelelő látásmód elsajátításának elősegítése.

    A kurzus során a nagyobb geometriai méret tartományoktól a kisebb felé haladva mutatja be a fizikai modellek határait, megmutatja a továbblépés (pontosabb modellek előállítása) lehetséges lépéseit és buktatóit mutatjuk be.

    Bemutatjuk a (nano)elektronikai eszközök áramkör-szimulátorokba építhetőségét, a felmerülő problémákat, az eszköz szimuláció feladatának és megvalósításának problémáját. A numerikus számítások alapfogalmait is ismertetjük.

    8. A tantárgy részletes tematikája 0. Bevezetés (0.5 hét)

    Az alapfogalmak, alkalmazott jelölések és célkitűzések megfogalmazása.

     

    1. Klasszikus és félklasszikus modellek (2.5 hét)

    A 10-100 nm-es tartományban működő félvezető eszközök fizikai leírása. Klasszikus és félklasszikus modellek. Boltzmann transzport egyenlet és megoldási módszerei, RTA közelítés, alacsony- és nagy tér esetén történő megoldások.

    Analitikus és numerikus megoldások.

    1. Kvantummechanikai korrekciók klasszikus modellekre (1.5 hét)

    Korrekciók bevezetésének alapgondolata, a kvantummechanikai korrekciók típusai, alkalmazhatóságuk.

    1. Kvantummechanikai modellek (2 hét)

    Kvantummechanikai alapfogalmak, jelölések.

    Schrödinger-Poisson egyenlet és megoldása, numerikus módszerek. Határfeltételek.

     

    1. Ballisztikus transzport, Landauer formalizmus (1 hét)

    Ballisztikus transzport fogalmai, alkalmazhatóságának korlátai. Szimulációs megoldási lehetőségek.

     

    1. Monte-Carlo megoldási módszerek. Részecske alapú modellek. Numerikus megoldási módok (2 hét)

    Monte-Carlo szimuláció alapgondolata, különböző megközelítési módok tárgyalása, szimuláció fázistérben és valóstérben. Részecske alapú (particle-based) szimuláció. Megoldás során fellépő numerikus módszerek.

     

    1. Fotonikus kristályok és alkalmazási lehetőségeik (1 hét)

    Alapfogalmak, alkalmazhatóság, szimulációs kérdések.

     

    1. Molekuláris elektronikai alapelemek, modellek (1 hét)

    Alapfogalmak, az alkalmazhatóság feltétele és lehetősége.

     

    1. Egyelektron tranzisztor és rezonáns alagútdióda (2 hét)

    Egyelektron tranzisztor (SET) és alkalmazásai, SETMOS.

    Rezonáns alagútdióda (RTD) és alkalmazásai.

    „Klasszikus” nanoelektronikai elemek felépítése, áramköri elhelyezkedése, szimuláció.

     

    1. Kétállapotú atom és EM tér kölcsönhatása (1 hét)

    Mikroszkópikus és makroszkópikus világ összekapcsolhatósága, áramköri modellezése, Rabi modell.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás

    10. Követelmények

    a. A szorgalmi időszakban: 1 nagyzárthelyi, a legalább elégséges érdemjegy az aláírás feltétele.

    b. A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga.

    c. Elővizsga nincs.

    11. Pótlási lehetőségek

    A szorgalmi időszakban pótzárthelyin, pótlási héten pótpót-zárthelyin lehet pótaláírást szerezni.

    12. Konzultációs lehetőségek Heti egy alkalommal konzultációs lehetőséget biztosítunk.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    A tantárgyhoz elektronikus jegyzet készül.

    Kijelölendő folyóirat cikkek.

    D. Ferry, S. Goodnick : Transport in Nanostructures, Cambridge,1997.

    A.I. Csurgay, The Circuit Paradigm in Nanoelectronics, Helsinki, 2000.

    S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge, 1995.

    Y. Imry, Introduction to Mesoscopic Physics, Oxford, 1997.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra10
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása20
    Vizsgafelkészülés24
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

     

    Név:

     

    Beosztás:

     

     

    Tanszék, Int.:

     

     

    Dr. Veszely Gyula

     

     

    egyetemi tanár

     

     

    HVT

     

     

    Reichardt András

     

     

    egy. tanársegéd

     

     

    HVT