Nanoelektronikai szimuláció

Simulation of Nanoelectronics

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

—

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Nanoelektronikai szimuláció

Simulation of Nanoelectronics

Tantárgykód

BMEVIHVAV65

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	4	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

Dr. Veszely Gyula

beosztás: egyetemi tanár

elérhetőség: veszely@hvt.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

—

Kar

Tantárgy weboldala

http://www.evt.bme.hu/staff/reich/nano/index.htm

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

0. Bevezetés (0.5 hét)

Az alapfogalmak, alkalmazott jelölések és célkitűzések megfogalmazása.

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.

Kvantummechanikai korrekciók klasszikus modellekre (1.5 hét)

Korrekciók bevezetésének alapgondolata, a kvantummechanikai korrekciók típusai, alkalmazhatóságuk.

Kvantummechanikai modellek (2 hét)

Kvantummechanikai alapfogalmak, jelölések.

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

Ballisztikus transzport, Landauer formalizmus (1 hét)

Ballisztikus transzport fogalmai, alkalmazhatóságának korlátai. Szimulációs megoldási lehetőségek.

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.

Fotonikus kristályok és alkalmazási lehetőségeik (1 hét)

Alapfogalmak, alkalmazhatóság, szimulációs kérdések.

Molekuláris elektronikai alapelemek, modellek (1 hét)

Alapfogalmak, az alkalmazhatóság feltétele és lehetősége.

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.

Kétállapotú atom és EM tér kölcsönhatása (1 hét)

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

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.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Előadás

Tanulástámogató anyagok

Online források

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.

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

nincs

Általános szabályok

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: 1 nagyzárthelyi, a legalább elégséges érdemjegy az aláírás feltétele. b. A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga. c. Elővizsga nincs. Pótlási lehetőségek: A szorgalmi időszakban pótzárthelyin, pótlási héten pótpót-zárthelyin lehet pótaláírást szerezni.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Elektromágneses terek, Fizika 1., Fizika 2.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.