Physique des nanostructures et dispositifs : Que nous apprend la simulation ?
Yann-Michel NIQUET
INAC/SP2M/L_Sim
Samedi 16/11/2013, 09h00
Amphi P014, PHELMA Polygone

Les nanosciences et nanotechnologies suscitent beaucoup d’intérêt pour leurs applications prometteuses dans les technologies de l’information, l’énergie ou même la médecine. En micro-électronique par exemple, la dimension caractéristique des transistors est passée de 90 à 22 nm en 10 ans, et l’industrie prépare maintenant le « nœud » technologique 14 nm prévu pour 2015. La modélisation a un rôle important à jouer dans cette évolution : Elle doit permettre de mieux comprendre la physique de ces dispositifs, et d’explorer de nouveaux concepts et solutions. Nous avons développé  le code « TB_Sim » à cet effet. Je montrerai comment TB_Sim a permis de mettre en évidence des effets physiques originaux dans les nanostructures de semiconducteurs, en particulier dans les nanofils. Je discuterai notamment le rôle des surfaces et interfaces dans les propriétés diélectriques de ces systèmes. Je montrerai comment celles-ci contrôlent l’activité des dopants dans les fils, et le profil de potentiel dans les hétérostructures. Je démontrerai en particulier que le modèle des « puits et barrières carrés » habituellement utilisés dans les hétérostructures planes n’est pas toujours valable dans les fils à cause de la compétition entre les transferts de charge aux surfaces et aux interfaces. Enfin, je discuterai les propriétés de transport de nanofils de silicium contraints. Je montrerai qu’une ingénierie de contraintes adaptée peut augmenter efficacement les performances électriques des transistors à nanofils. Je conclurai sur les perspectives de ces travaux, tant du point de vue fondamental que technologique.

 

Physics of nanostructures and devices: What can we learn from simulation ?

Nanosciences and nanotechnologies have raised considerable interest due to their promising applications in information technology, energy harvesting or medicine. In microelectronics for example, the characteristic dimension of transistors has decreased from 90 to 22 nm in 10 years, and manufacturers are now preparing the 14 nm “node” expected in 2015. Modeling has shall play an important role in this evolution: It can help to understand the physics of these devices, and to explore new concepts and solutions. We have developed the “TB_Sim” code for that purpose. I will show how TB_Sim has unveiled new physical effects in semiconductor nanostructures, in particular nanowires. I will notably discuss the role of surfaces and interfaces on the dielectric properties of these systems. I will show how they control the activity of dopant impurities in nanowires, and the potential landscape in nanowire heterostructures. I will demonstrate, in particular, that the “square well and barriers” model widely used in planar heterostructures is not always valid in nanowires due to the competition between the charge transfers at the surfaces and at the interfaces. Finally, I will discuss the charge transport properties of strained silicon nanowires. I will show how appropriate strain engineering can boost the electrical performances of nanowire transistors. I will conclude on the perspectives of this work at the fundamental and technological levels.

Contact : Michel BENINI

 

Retour en haut