单电子器件的Monte Carlo模拟

摘要

本论文采用Monte Carlo法对单电子三极管、单电子存储器和单电子加法器等典型单电子器件进行了数值模拟。详细考察了隧道结电阻、电容以及器件结构布局等结构参数和电源电压、温度等工作参数对单电子器件电学性能的影响。 通过对单电子三极管电学特性的数值模拟。 通过对单电子加法器进行数值模拟，发现温度对其电学特性的影响非常明显，温度越低，库仑台阶效应越显著，温度升高，台阶效应减弱；而改变隧道结的电容、电阻，对加法器的电学特性没有明显的影响。 本论文提出了一种新的单电子器件的宏观模型，利用该模型可以把单个单电子三极管处理为一个常规电子元件，从而对满足一定条件的由许多单电子器件组成的复杂系统，可以采用通用集成电路模拟软件SPICE进行分析模拟，从而可以节省几个数量级的计算时间。

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文摘

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第一章单电子器件概述

1.1单电子器件的基本概念及特点

1.2单电子器件的发展历史与制作工艺

1.3本文的结构安排

第二章单电子器件的数值模拟理论

2.1单隧道结隧穿几率г

2.2电子隧穿过程中的典型能量

2.3 Master Equation数值模拟方法

2.4 Monte Carlo数值模拟方法

第三章典型单电子器件的Monte Carlo模拟

3.1单电子三极管

3.2单电子存储器

3.2.1多隧道结型动态存储器

3.2.2对称陷阱型动态存储器

3.2.3环型动态存储器

3.3单电子加法器

3.3.1单电子加法器的结构分析

3.3.2单电子加法器的数值模拟

第四章单电子器件的宏观模型

4.1 SPICE软件简介

4.2 Yun Seop Yu等人提出的SET宏观模型

4.3一种新的SET的SPICE宏观模型

第五章结论

附录：改进的SET的SPICE宏观模型的代码

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢