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Dissertations / Theses on the topic 'Semiconductor equations'
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1
Murdoch, Thomas. "Galerkin methods for nonlinear elliptic equations." Thesis, University of Oxford, 1988. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.329932.
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2
Ferguson, R. C. "Numerical techniques for the drift-diffusion semiconductor equations." Thesis, University of Bath, 1996. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.362239.
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3
Law, Clement K. "Semiconductor Laser Device-Level Characteristics." DigitalCommons@CalPoly, 2011. https://digitalcommons.calpoly.edu/theses/493.
Full textAbstract:
High-speed modulations of the semiconductor lasers are highly desirable in cost-effective optical communication systems. Developing the experimental setups to extract the characteristics of the semiconductor lasers is vital to the future of the optical research projects. In this thesis, integrated experimental setup designs have been developed to measure the characteristics of the Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL), Distributed Feedback (DFB), and Fabry-Pérot (FP) lasers. The measurements of the DC characteristics are optical power versus drive current (L-I) curves (DFB, VCSEL) and optical spectra (FP, DFB, VCSEL). In addition, the high-speed optical detection measurement of the optoelectronic frequency responses for VCSEL and FP lasers, and relative intensity noise (RIN) for DFB and FP lasers have also been measured. Finally, the measurement of the frequency response of the optical pumping with 850nm VCSEL has been attempted.
4
Besse, Pierre-André. "Modal reflectivities and new derivation of the basic equations for semiconductor optical amplifiers /." Zürich : ETH, 1992. http://e-collection.ethbib.ethz.ch/show?type=diss&nr=9608.
Full text
5
Hader, J., I. Kilen, S. W. Koch, and J. V. Moloney. "Non-equilibrium effects in VECSELs." SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING, 2017. http://hdl.handle.net/10150/625513.
Full textAbstract:
A systematic study of microscopic many-body dynamics is used to analyze a strategy for how to generate ultrashort mode locked pulses in the vertical external-cavity surface-emitting lasers with a saturable absorber mirror. The field propagation is simulated using Maxwell's equations and is coupled to the polarization from the quantum wells using the semiconductor Bloch equations. Simulations on the level of second Born-Markov are used to fit coefficients for microscopic higher order correlation effects such as dephasing of the polarization, carrier-carrier scattering and carrier relaxation. We numerically examine recent published experimental results on mode locked pulses, as well as the self phase modulation in the gain chip and SESAM.
6
Dalton, Karen Sonya Helen. "Pulsed field studies of magnetotransport in semiconductor heterostructures." Thesis, University of Oxford, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.325936.
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7
Kilen, Isak Ragnvald, and Isak Ragnvald Kilen. "Non-Equilibrium Many-Body Influence on Mode-Locked Vertical External-Cavity Surface-Emitting Lasers." Diss., The University of Arizona, 2017. http://hdl.handle.net/10150/626375.
Full textAbstract:
Vertical external-cavity surface-emitting lasers are ideal testbeds for studying the influence of the non-equilibrium many-body dynamics on mode locking. As we will show in this thesis, ultra short pulse generation involves a marked departure from Fermi carrier distributions assumed in prior theoretical studies. A quantitative model of the mode locking dynamics is presented, where the semiconductor Bloch equations with Maxwell’s equation are coupled, in order to study the influences of quantum well carrier scattering on mode locking dynamics. This is the first work where the full model is solved without adiabatically eliminating the microscopic polarizations. In many instances we find that higher order correlation contributions (e.g. polarization dephasing, carrier scattering, and screening) can be represented by rate models, with the effective rates extracted at the level of second Born-Markov approximations. In other circumstances, such as continuous wave multi-wavelength lasing, we are forced to fully include these higher correlation terms. In this thesis we identify the key contributors that control mode locking dynamics, the stability of single pulse mode-locking, and the influence of higher order correlation in sustaining multi-wavelength continuous wave operation.
8
Podzimski, Reinold Ephraim [Verfasser]. "Shift currents in bulk GaAs and GaAs quantum wells analyzed by a combined approach of k.p perturbation theory and the semiconductor Bloch equations / Reinold Ephraim Podzimski." Paderborn : Universitätsbibliothek, 2016. http://d-nb.info/1123126739/34.
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9
Moussa, Jonathan Edward. "The Schroedinger-Poisson selfconsistency in layered quantum semiconductor structures." Link to electronic thesis, 2003. http://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-1124103-230904/.
Full text
10
Penny, Melissa. "Mathematical modelling of dye-sensitised solar cells." Queensland University of Technology, 2006. http://eprints.qut.edu.au/16270/.
Full textAbstract:
This thesis presents a mathematical model of the nanoporous anode within a dyesensitised solar cell (DSC). The main purpose of this work is to investigate interfacial charge transfer and charge transport within the porous anode of the DSC under both illuminated and non-illuminated conditions. Within the porous anode we consider many of the charge transfer reactions associated with the electrolyte species, adsorbed dye molecules and semiconductor electrons at the semiconductor-dye- electrolyte interface. Each reaction at this interface is modelled explicitly via an electrochemical equation, resulting in an interfacial model that consists of a coupled system of non-linear algebraic equations. We develop a general model framework for charge transfer at the semiconductor-dye-electrolyte interface and simplify this framework to produce a model based on the available interfacial kinetic data. We account for the charge transport mechanisms within the porous semiconductor and the electrolyte filled pores that constitute the anode of the DSC, through a one- dimensional model developed under steady-state conditions. The governing transport equations account for the diffusion and migration of charge species within the porous anode. The transport model consists of a coupled system of non-linear differential equations, and is coupled to the interfacial model via reaction terms within the mass-flux balance equations. An equivalent circuit model is developed to account for those components of the DSC not explicitly included in the mathematical model of the anode. To obtain solutions for our DSC mathematical model we develop code in FORTRAN for the numerical simulation of the governing equations. We additionally employ regular perturbation analysis to obtain analytic approximations to the solutions of the interfacial charge transfer model. These approximations facilitate a reduction in computation time for the coupled mathematical model with no significant loss of accuracy. To obtain predictions of the current generated by the cell we source kinetic and transport parameter values from the literature and from experimental measurements associated with the DSC commissioned for this study. The model solutions we obtain with these values correspond very favourably with experimental data measured from standard DSC configurations consisting of titanium dioxide porous films with iodide/triiodide redox couples within the electrolyte. The mathematical model within this thesis enables thorough investigation of the interfacial reactions and charge transport within the DSC.We investigate the effects of modified cell configurations on the efficiency of the cell by varying associated parameter values in our model. We find, given our model and the DSC configuration investigated, that the efficiency of the DSC is improved with increasing electron diffusion, decreasing internal resistances and with decreasing dark current. We conclude that transport within the electrolyte, as described by the model, appears to have no limiting effect on the current predicted by the model until large positive voltages. Additionally, we observe that the ultrafast injection from the excited dye molecules limits the interfacial reactions that affect the DSC current.
11
McBride, Patrick M. "The Effect of Polarization and InGaN Quantum Well Shape in Multiple Quantum Well Light Emitting Diode Heterostructures." DigitalCommons@CalPoly, 2012. https://digitalcommons.calpoly.edu/theses/822.
Full textAbstract:
Previous research in InGaN/GaN light emitting diodes (LEDs) employing semi-classical drift-diffusion models has used reduced polarization constants without much physical explanantion. This paper investigates possible physical explanations for this effective polarization reduction in InGaN LEDs through the use of the simulation software SiLENSe. One major problem of current LED simulations is the assumption of perfectly discrete transitions between the quantum well (QW) and blocking layers when experiments have shown this to not be the case. The In concentration profile within InGaN multiple quantum well (MQW) devices shows much smoother and delayed transitions indicative of indium diffusion and drift during common atomic deposition techniques (e.g. molecular beam epitaxy, chemical vapor deposition). In this case the InGaN square QW approximation may not be valid in modeling the devices' true electronic behavior. A simulation of a 3QW InGaN/GaN LED heterostructure with an AlGaN electron blocking layer is discussed in this paper. Polarization coefficients were reduced to 70% and 40% empirical values to simulate polarization shielding effects. QW shapes of square (3 nm), trapezoidal, and triangular profiles were used to simulate realistic QW shapes. The J-V characteristic and electron-hole wavefunctions of each device were monitored. Polarization reduction decreased the onset voltage from 4.0 V to 3.0 V while QW size reduction decreased the onset voltage from 4.0 V to 3.5 V. The increased current density in both cases can be attributed to increased wavefunction overlap in the QWs.
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Knies, Susanne. "Schwache Lösungen von Halbleitergleichungen im Falle von Ladungstransport mit Streueffekten." Bonn : [s.n.], 1998. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/41464657.html.
Full text
13
Arkhipov, Rostislav. "Modeling of mode-locking regimes in lasers." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, 2015. http://dx.doi.org/10.18452/17190.
Full textAbstract:
In dieser Arbeit werden einige Probleme im Zusammenhang mit der Erzeugung ultrakurzer Pulse in modengekoppelten Lasern unter Verwendung analytischer und numerischer Methoden theoretisch untersucht. Weiterhin werden einige Resultate über die Strahlung resonanter Medien, welche durch einen ultrakurzen Überlichtgeschwindigkeits-Lichtpuls angeregt werden, dargestellt.In this thesis current problems related to the generation of short optical pulses in mode-locked lasers are considered in a theoretical context. We use numerical and analytical methods to study these problems. Additionally, the problem of resonant medium radiation excited by ultrashort light pulse propagating at superluminal velocity is investigated.
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Le, Coz Yannick L. "Semiconductor device simulation : a spectral method for solution of the Boltzmann transport equation." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1988. http://hdl.handle.net/1721.1/14482.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1988.Title as it appeared in M.I.T. Graduate List, February 1988: Simulation of semiconductor devices : a spectral method for solution of the Boltzmann transport equation.
Includes bibliographical references (leaves 193-195).
by Yannick L. Le Coz.
Ph.D.
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McGarvey, Brian Scott. "Coupling of Solid-State and Electromagnetic Equations for the Computationally Efficient Time-Domain Modeling and Design of Wireless Packaged Geometries with NonlinearActive Devices." Thesis, Georgia Institute of Technology, 2007. http://hdl.handle.net/1853/14551.
Full textAbstract:
This document contains a proposal for the creation of a simulator that can accurately model the interaction of electromagnetic (EM) and semiconductor effects for modern wireless devices including nonlinear and/or active devices.
The proposed simulator couples the balanced semiconductor equations (charge, momentum, kinetic energy) with a FDTD full-wave Yee-based electromagnetic (EM) simulator. The resultant CAD tool is able to model the response of one semiconductor device to both small signal and DC bias based on the process parameters (material, charge distribution and doping) without any a-priori knowledge of the device performance characteristics, thus making it extremely useful in modeling and integrating novel devices in RF and Wireless topologies. As a proof of concept an n+--i--n+ diode will be simulated. In the future, more complicated structures, such as MODFETs, will be modeled as well.
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McGarvey, Brian Scott. "Coupling of solid-state and electromagnetic equations for the computationally efficient time-domain modeling and design of wireless packaged geometries with nonlinear/active devices." Available online, Georgia Institute of Technology, 2007, 2007. http://etd.gatech.edu/theses/available/etd-04092007-055514/.
Full textAbstract:
Thesis (M. S.)--Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, 2007.Tentzeris, Manos, Committee Chair ; Laskar, Joy, Committee Member ; Papapolymerou, John, Committee Member.
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Scheidt, Torsten. "Non-linear optical diagnostics of non-centrosymmetric opto-electronic semiconductor materials." Thesis, Stellenbosch : University of Stellenbosch, 2006. http://hdl.handle.net/10019.1/17332.
Full text
18
Imhof, Sebastian. "Mikroskopische Theorie der optischen Eigenschaften indirekter Halbleiter-Quantenfilme." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-81928.
Full textAbstract:
Indirekte Halbleiter, wie beispielsweise Silizium, zählen bei technischen Anwendungen zu den wichtigsten halbleitenden Materialien. Die indirekte Bandstruktur führt jedoch dazu, dass diese Materialien schlechte Lichtemitter sind. Die theoretische Beschreibung der optischen Eigenschaften dieser Materialien wurde in früheren Betrachtungen über phänomenologische Ansätze verfolgt. In dieser Arbeit wird eine mikroskopische Theorie, basierend auf den Heisenberg-Bewegungsgleichungen, entwickelt, um die Prozesse im Bereich der indirekten Energielücke zu beschreiben.
Nach Herleitung der relevanten Gleichungen wird im ersten Anwendungskapitel die Absorption und optische Verstärkung im thermischen Gleichgewicht diskutiert. Bei der Diskussion wird insbesondere auf den Unterschied zu direkten Halbleitern eingegangen. Es zeigt sich, dass sich die optische Verstärkung in indirekten Halbleitern fundamental von denen in direkten unterscheidet. Im Gegensatz zum direkten Halbleiter kann die maximale optische Verstärkung eines indirekten Übergangs die maximale Absorption um Größenordnungen übertreffen.
Im zweiten Anwendungsteil werden Nichtgleichgewichtsphänomene diskutiert. Durch starke optische Anregung kann eine hohe Elektronenkonzentration am Gamma-Punkt erzeugt werden. Da das globale Bandstrukturminimum aber am Rand der Brillouinzone liegt, verweilen die Elektronen nicht lange dort, sondern streuen in das Leitungsbandminimum. Dieser Prozess der sogenannten Intervalley-Streuung wird im Hinblick auf Gedächtniseffekte diskutiert. Nach dem Streuprozess der Elektronen besitzt das System eine Überschussenergie, die sich in einem Aufheizen der Ladungsträger zeigt. Das zweite Nichtgleichgewichtsphänomen ist das Abkühlen des Lochsystems, welches aufgrund der Trennung der Elektronen und Löcher in indirekten Halbleiter auch im Experiment getrennt untersucht werden kann. Mithilfe eines Experiment-Theorie-Vergleichs wird ein schneller Elektron-Loch-Streuprozess nachgewiesen, der dazu führt, dass in indirekten Halbleitern das Thermalisieren und Equilibrieren der Elektronen und Löcher auf der gleichen Zeitskala stattfindet.
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Niclot, Bernard. "Etude numerique de l'equation de boltzmann des semiconducteurs par methode particulaire." Palaiseau, École polytechnique, 1988. http://www.theses.fr/1988EPXXX002.
Full textAbstract:
Resolution de cette equation dans une geometrie simplifiee et demonstration de la validite de cette methode tant pour les modeles de collision lineaires (anteraction optique ou intervallee) que non-lineaires (prise en compte du principe de pauli, ou interaction interelectroniques). Une echelle numerique detaillee et une etude theorique de convergence et de stabilite viennent completer ces resultats
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Ali, Syed Ashraf. "Phonon Boltzmann Transport Equation (BTE) Based Modeling of Heat Conduction in Semiconductor Materials at Sub-Micron Scales." The Ohio State University, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1482776207590992.
Full text
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Ostatnicky, Tomas. "Model calculation of four-wave mixing polarization and dynamics in bulk and confined semiconductors." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2005/OSTATNICKY_Tomas_2005.pdf.
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Mihaylov, Deyan. "Aspects of Photoexcited Dynamics in Semiconductor Nanostructures from Many-Body Perturbation Theory Utilizing Density Functional Theory Simulation Results." Diss., North Dakota State University, 2019. https://hdl.handle.net/10365/29401.
Full textAbstract:
Semiconductor nanostructures are currently an active area of research, especially in the field of photovoltaics as they will play a major role in next generation solar devices that break the current theoretical limit for light-to-current conversion. For instance, the efficiency of the nanostructure-based solar cells can be increased due to carrier multiplication, or multiple exciton generation (MEG) process, where absorption of a single energetic photon results in the generation of several charge carriers. In order to design nanostructures with the desired properties, a detailed theoretical approach for studying photoexcited state processes is necessary. The approach developed in this work is based on many-body perturbation theory (MBPT) and the Boltzmann transport equation (BE) in combination with density functional theory (DFT) in order to compute quantum efficiency (QE). Conclusions about QE are made after studying all the major relaxation channels in a photoexcited system, such as exciton-to-biexciton decays, biexciton recombination and phonon-mediated exciton relaxation. In all calculations, excitonic effects have been included by solving the Bethe-Salpeter equation (BSE). Then, by including excitons in the MBPT calculations, the exciton-to- biexciton rates R1→2 as well as the biexciton-to-exciton rates R2→1 are computed by taking into account the singlet fission (SF) process. The methods developed here have been applied to various semiconductor nanostructures such as pristine chiral (6,2), (6,5) and (10,5) and functionalized (6,2) SWCNTs. We predict efficient MEG in the (6,2) and (6,5) SWCNTs within the solar spectrum range starting at the 2Eg energy threshold and with QE reaching ~ 1:6 at about 3Eg, where Eg is the electronic gap. Also, methods for MEG rates calculations have been improved by taking into account exciton-exciton interactions in the intermediate biexciton state, where results show a small (~ 40 meV) red-shift in the biexciton density of states. Finally, the MEG-BE technique is applied in studying charge transfer. Charge transfer has been studied in a doped silicon quantum dot (QD) - functionalized SWCNT system where it was found that an initial excitation localized on either the QD or CNT evolves into a transient CT state.National Science Foundation (NSF CHE-1413614)
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Kulkarni, Aditya. "Simulation of three dimensional current spreading in photonic crystal VCSEL structures." Thesis, Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/28254.
Full text
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Bajracharya, Pradeep. "Relaxation Dynamics and Decoherence of Excitons in II-VI Semiconductor Nanostructures." University of Cincinnati / OhioLINK, 2007. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1186757546.
Full text
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Uschanoff, Nicolas. "Dynamique spectro-temporelle d'une diode laser en cavité externe : application à la spectroscopie d'absorption haute sensibilité par intracavité laser." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10243.
Full textAbstract:
Nous avons etudie le comportement d'un spectrometre d'absorption intracavite laser (i. C. L. A. S. ) utilisant un milieu amplificateur a semi-conducteur. Une etude theorique, basee sur les equations de bilan du laser en cavite externe, permet de mettre en evidence, d'une part, que l'important taux d'emission spontanee present dans les semi-conducteurs est une limitation pour la methode de mesure, d'autre part, que le coefficient de reflexion residuel non nul des faces de la diode conduit inevitablement a un spectre constitue d'amas, et enfin, que la presence d'une raie d'absorption spectrallement beaucoup plus large que la distribution spectrale du laser ne constitue pas une limite a la technique de mesure i. C. L. A. S. L'implication de la configuration geometrique de la cavite sur le spectre stationnaire du laser est etudiee aussi bien theoriquement qu'experimentalement, elle donne l'avantage a une configuration de cavite en l. La presence d'un traitement antireflet insuffisant sur les faces de certains de nos composants nous a, par ailleurs, permis d'observer un comportement dynamique proche de celui rencontre dans les montages ou la diode est soumise a une contre-reaction optique moderee. Le comportement dynamique du semi-conducteur en cavite externe revele la presence de couplages non lineaires entre les modes de la cavite. Ces couplages interviennent pour un temps de generation plus court que celui donne par l'emission spontane, qui est une limite fondamentale de la methode. Des mesures d'absorptions intracavite sur une raie de la vapeur d'eau atmospherique nous a permis d'atteindre une longueur d'absorption equivalente de 1500 m. L'ensemble de l'etude a permis de mettre en evidence le role penalisant de l'optique guidee (faible dimension du guide et inevitables coefficients de reflexion residuels des faces du milieu amplificateur) pour la methode de mesure intracavite. Une solution utilisant d'autres materiaux semi-conducteurs est cependant envisageable
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Massol, Jean-Luc. "Représentation des phénomenes de diffusion dans la modélisation des composants bipolaires de puissance : Application à la simulation du recouvrement inverse de la diode." Toulouse, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAT0017.
Full textAbstract:
Ce memoire est consacre a la representation des phenomenes de diffusion dans les composants bipolaires de puissance en vue de la simulation realiste de leur comportement dans les circuits. Pour le cas de la diode de puissance, l'auteur propose a cet effet differentes methodes d'obtention de la solution de l'equation de diffusion des porteurs en zone centrale, exactes ou approchees, mais toujours reliees aux parametres physiques et technologiques du composant. Parmi ces outils, le plus complet consiste en une ligne r-c dont les parametres varient avec l'epaisseur de la zone de stockage. Cette ligne decrit en realite les repartitions de porteurs en regime dynamique, sous forme de series de fourier en cosinus. Elle permet de conserver une representation continue, quelle que soit la phase de fonctionnement du dispositif considere. Cette base de modelisation est completee pour inclure l'influence des zones laterales, du courant de deplacement et du profil de dopage. La simulation du recouvrement inverse peut alors etre realisee. La comparaison de resultats de simulation avec des releves experimentaux permet de mettre en evidence le bien-fonde de cette approche pour la simulation des interactions composant-circuit
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Bessemoulin-Chatard, Marianne. "Développement et analyse de schémas volumes finis motivés par la présentation de comportements asymptotiques. Application à des modèles issus de la physique et de la biologie." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00836514.
Full textAbstract:
Cette thèse est dédiée au développement et à l'analyse de schémas numériques de type volumes finis pour des équations de convection-diffusion, qui apparaissent notamment dans des modèles issus de la physique ou de la biologie. Nous nous intéressons plus particulièrement à la préservation de comportements asymptotiques au niveau discret. Ce travail s'articule en trois parties, composées chacune de deux chapitres. Dans la première partie, nous considérons la discrétisation du système de dérive diffusion linéaire pour les semi-conducteurs par le schéma de Scharfetter-Gummel implicite en temps. Nous nous intéressons à la préservation par ce schéma de deux types d'asymptotiques : l'asymptotique en temps long et la limite quasi-neutre. Nous démontrons des estimations d'énergie-dissipation d'énergie discrètes qui permettent de prouver d'une part la convergence en temps long de la solution approchée vers une approximation de l'équilibre thermique, d'autre part la stabilité à la limite quasi-neutre du schéma. Dans la deuxième partie, nous nous intéressons à des schémas volumes finis préservant l'asymptotique en temps long dans un cadre plus général. Plus précisément, nous considérons des équations de type convection-diffusion non linéaires qui apparaissent dans plusieurs contextes physiques : équations des milieux poreux, système de dérive-diffusion pour les semi-conducteurs... Nous proposons deux discrétisations en espace permettant de préserver le comportement en temps long des solutions approchées. Dans un premier temps, nous étendons la définition du flux de Scharfetter-Gummel pour une diffusion non linéaire. Ce schéma fournit des résultats numériques satisfaisants si la diffusion ne dégénère pas. Dans un second temps, nous proposons une discrétisation dans laquelle nous prenons en compte ensemble les termes de convection et de diffusion, en réécrivant le flux sous la forme d'un flux d'advection. Le flux numérique est défini de telle sorte que les états d'équilibre soient préservés, et nous utilisons une méthode de limiteurs de pente pour obtenir un schéma précis à l'ordre deux en espace, même dans le cas dégénéré. Enfin, la troisième et dernière partie est consacrée à l'étude d'un schéma numérique pour un modèle de chimiotactisme avec diffusion croisée pour lequel les solutions n'explosent pas en temps fini, quelles que soient les données initiales. L'étude de la convergence du schéma repose sur une estimation d'entropie discrète nécessitant l'utilisation de versions discrètes d'inégalités fonctionnelles telles que les inégalités de Poincaré-Sobolev et de Gagliardo-Nirenberg-Sobolev. La démonstration de ces inégalités fait l'objet d'un chapitre indépendant dans lequel nous proposons leur étude dans un contexte assez général, incluant notamment le cas de conditions aux limites mixtes et une généralisation au cadre des schémas DDFV.
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Ding, Hao. "Spectres optiques de diodes laser : methodes d'analyse des spectres, modelisation physique." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112259.
Full textAbstract:
Etude de deux appareils de mesure de spectres optiques. Realisation d'un appareil a reseau grave et a dtc. Le cycle de mesure et la resolution obtenue sont 10 ms et 0,2 nm. Developpement d'un ensemble de programmes. Proposition de l'appareil a compensateur de babinet en vue de realiser des analyseurs compacts. - lasers a semiconducteurs : etude de leurs caracteristiques en relation avec les equations de continuite. Simulation des forces de langevin. Amelioration des equations classiques de continuite. Etude du fonctionnement continu, comportement transitoire, problemes de commution de gain, de chirping. Caracteristiques dynamiques en modulation d'intensite directe
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Quirion, David. "Transport cohérent et spectroscopie tunnel dans les hétérostructures supraconductrices." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003439.
Full textAbstract:
Au cours de cette thèse, nous avons étudié l'influence d'une barrière tunnel en transport cohérent. Les structures présentées dans ce manuscrit ont toutes en commun une barrière tunnel et une interface Supraconducteur/métal Normal (S/N). L'interface S/N est le siège de la réflexion d'Andreev qui régit la transformation d'un courant normal (à une particule) en un courant supraconducteur (à deux particules). Ce processus conduit à l'effet de proximité classique. Nous avons tout d'abord étudié des contacts nitrure de titane/silicium fortement dopé. La barrière Schottky présente à l'interface frustre l'effet de proximité. On a pu observer à basse température et faible tension l'augmentation de conductance caractéristique de l'effet tunnel sans réflexion ("reflectionless tunneling"). La comparaison quantitative de nos mesures avec les théories pertinentes nous a conduits à étudier les effets de chauffage dans les structures longues Supraconducteur-métal Normal-Supraconducteur (SNS). Dans un deuxième temps, nous avons fabriqué en salle blanche, puis mesuré à basse température des structures verticales aluminium-cuivre-alumine-cuivre (SNIN) dans le régime diffusif. Cette fois-ci, la barrière tunnel est décalée dans le métal normal, ce qui confine les électrons près de l'interface supraconductrice et augmente l'effet de proximité. Nous avons pu observer un comportement proche de la réentrance à faible énergie. En variant l'épaisseur du métal normal présent entre l'interface supraconductrice et la barrière tunnel, nous avons constaté la transition entre un excès de conductance et l'ouverture d'un gap dans le métal normal, jusqu'à un comportement tunnel caractéristique des jonctions SIN. Ces deux études montrent qu'une barrière tunnel permet non seulement la spectroscopie des densités d'états, mais également de mettre en évidence le transport cohérent dans les structures mésoscopiques.
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Rouxel, Yann. "Coévaporation avec masquage mécanique de ZnSe et de LaF3, pour la réalisation de couches minces à profils d'indice continus périodiques." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10096.
Full textAbstract:
Dans une etude theorique des structures a profil d'indice continu, il est montre que l'essentiel des proprietes spectrales des filtres a profil d'indice sinusoidal peut etre etudie de maniere analytique a partir de certaines proprietes de l'equation de mathieu. L'etude experimentale de ces structures a ete realisee a l'aide d'une technique de coevaporation par masquage mecanique. L'equipement de depot realisant la coevaporation a ete developpe pour permettre la realisation de couches sur substrat chaud pour des profils d'indice quelconques. Un systeme de mesure optique multispectral in-situ en reflectivite a egalement ete mis au point. Les proprietes des couches minces de melanges de znse et de laf3 ont ete etudiees pour toute la gamme de composition. Un schema d'evolution de la structure cristalline et de la porosite des couches en fonction de leur composition est propose. Les contraintes qui s'y developpent sont aussi analysees ainsi que leur evolution en fonction de l'environnement. L'etude des proprietes optiques a permis de definir les lois de melange ainsi que de mettre en evidence l'existence d'une birefringence evoluant avec la composition des melanges. Enfin, plusieurs types de structures periodiques ont ete realisees, comportant jusqu'a 20 periodes pour une epaisseur superieure a 5m. Les resultats ont permis de montrer que la modulation par masquage mecanique est une technique fiable et precise et que c'est le choix du couple de materiaux qui va conditionner la precision du controle du profil d'indice
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Hamzeh, Hani. "Résolution de l’équation de transport de Boltzmann pour les phonons et applications." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112371/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l’étude de la dynamique et du transport des phonons via la résolution de l’équation de transport de Boltzmann (ETB) pour les Phonons. Un ‘solveur’ Monte Carlo dédié à la résolution de l’ETB des phonons dans l’espace réciproque, prenant en compte tous les processus d’interactions Normaux et Umklapp à trois-phonons, est proposé. Une prise en compte rigoureuse des lois de conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement est entreprise. Des relations de dispersion réalistes, intégrant tous les modes de polarisations, sont considérées. Le calcul des taux d’interactions à trois-phonons de tous les processus Normaux et Umklapp est effectué en utilisant l’approche théorique due à Ridley qui ne nécessite qu’un unique paramètre semi-ajustable pour chaque mode de polarisation, nommément : le coefficient de couplage anharmonique représenté par les constantes de Grüneisen. Les taux d’interactions ainsi calculés ne servent pas uniquement à la résolution de l’ETB des phonons, mais ont permis aussi une analyse complète des canaux de relaxation des phonons longitudinaux optiques de centre de zone. Cette analyse a montré que le canal de Vallée-Bogani est négligeable dans le GaAs, et que vraisemblablement les temps de vie des phonons LO de centre de zone dans l’InAs et le GaSb rapportés dans la littérature sont fortement sous-estimés. Pour la première fois à notre connaissance, un couplage de deux solveurs Monte Carlo indépendants l’un dédié aux porteurs de charges (Thèse E. Tea) et l’autre dédié aux phonons, est effectué. Cela permet d’étudier l’effet des phonons chauds sur le transport des porteurs de charges. Cette étude a montré que l’approximation de temps de relaxation surestime souvent l’effet bottleneck des phonons. Le ‘solveur’ Monte Carlo est étendu pour résoudre l’ETB des phonons dans l’espace réel (en plus de l’espace réciproque), cela a permet d’étudier le transport des phonons et ainsi de la chaleur. La théorie généralisée de Ridley est toujours utilisée avec des particules de simulations qui interagissent les unes avec les autres directement. Les règles de conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement sont rigoureusement respectées. L’effet des processus Umklapp sur la quantité de mouvement totale des phonons est fidèlement traduit; tout comme l’effet des interactions sur les directions des phonons, grâce à une procédure prenant en compte les directions vectorielles respectives lors d’une interaction, au lieu, de la distribution aléatoire usuellement utilisée. Les résultats préliminaires montrent la limite de l’équation analytique de conduction de la chaleurThis work is dedicated to the study of phonon transport and dynamics via the solution of Boltzmann Transport Equation (BTE) for phonons. The Monte Carlo stochastic method is used to solve the phonon BTE. A solution scheme taking into account all the different individual types of Normal and Umklapp processes which respect energy and momentum conservation rules is presented. The use of the common relaxation time approximation is thus avoided. A generalized Ridley theoretical scheme is used instead to calculate three-phonon scattering rates, with the Grüneisen constant as the only adjustable parameter. A method for deriving adequate adjustable anharmonic coupling coefficients is presented. Polarization branches with real nonlinear dispersion relations for transverse or longitudinal optical and acoustic phonons are considered. Zone-center longitudinal optical (LO) phonon lifetimes are extracted from the MC simulations for GaAs, InP, InAs, and GaSb. Decay channels contributions to zone-center LO phonon lifetimes are investigated using the calculated scattering rates. Vallée-Bogani’s channel is found to have a negligible contribution in all studied materials, notably GaAs. A comparison of phonons behavior between the different materials indicates that the previously reported LO phonon lifetimes in InAs and GaSb were quite underestimated in the literature. For the first time, to our knowledge, a coupling of two independent Monte Carlo solvers, one for charge carriers [PhD manuscript, E. TEA], and one for phonons, is undertaken. Hot phonon effect on charge carrier dynamics is studied. It is shown that the relaxation time approximation overestimates the phonon bottleneck effect. The phonon MC solver is extended to solve the phonon’s BTE in real space simultaneously with the reciprocal space, to study phonon and heat transport. Ridley’s generalized theoretical scheme is utilized again with simulation particles interacting directly together. Energy and momentum conservation laws are rigorously implemented. Umklapp processes effect on the total phonon momentum is thoroughly reproduced, as for the anharmonic interactions effect on resulting phonon directions. This is thanks to a procedure taking in consideration the respective vector directions during an interaction, instead of the randomization procedure usually used in literature. Our preliminary results show the limit of the analytic macroscopic heat conduction equation
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Bleuse, Joël. "Effets electro-optiques dans les superreseaux semiconducteurs." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066088.
Full text
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Rosenbaum, Tommy. "Performance prediction of a future silicon-germanium heterojunction bipolar transistor technology using a heterogeneous set of simulation tools and approaches." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0550/document.
Full textAbstract:
Les procédés bipolaires semi-conducteurs complémentaires à oxyde de métal (BiCMOS) peuvent être considérés comme étant la solution la plus généralepour les produits RF car ils combinent la fabrication sophistiquée du CMOSavec la vitesse et les capacités de conduction des transistors bipolaires silicium germanium(SiGe) à hétérojonction (HBT). Les HBTs, réciproquement, sontles principaux concurrents pour combler partiellement l'écart de térahertzqui décrit la plage dans laquelle les fréquences générées par les transistors etles lasers ne se chevauchent pas (environ 0.3 THz à 30 THz). A_n d'évaluerles capacités de ces dispositifs futurs, une méthodologie de prévision fiable estsouhaitable. L'utilisation d'un ensemble hétérogène d'outils et de méthodes desimulations permet d'atteindre successivement cet objectif et est avantageusepour la résolution des problèmes. Plusieurs domaines scientifiques sont combinés, tel que la technologie de conception assistée par ordinateur (TCAO),la modélisation compacte et l'extraction des paramètres.Afin de créer une base pour l'environnement de simulation et d'améliorerla confirmabilité pour les lecteurs, les modèles de matériaux utilisés pour lesapproches hydrodynamiques et de diffusion par conduction sont introduits dèsle début de la thèse. Les modèles physiques sont principalement fondés surdes données de la littérature basées sur simulations Monte Carlo (MC) ou dessimulations déterministes de l'équation de transport de Boltzmann (BTE).Néanmoins, le module de TCAO doit être aussi étalonné sur les données demesure pour une prévision fiable des performances des HBTs. L'approchecorrespondante d'étalonnage est basée sur les mesures d'une technologie depointe de HBT SiGe pour laquelle un ensemble de paramètres spécifiques àla technologie du modèle compact HICUM/L2 est extrait pour les versionsdu transistor à haute vitesse, moyenne et haute tension. En s'aidant de cesrésultats, les caractéristiques du transistor unidimensionnel qui sont généréesservent de référence pour le profil de dopage et l'étalonnage du modèle. Enélaborant des comparaisons entre les données de références basées sur les mesureset les simulations, la thèse fait progresser l'état actuel des prévisionsbasées sur la technologie CAO et démontre la faisabilité de l'approche.Enfin, une technologie future de 28nm performante est prédite en appliquantla méthodologie hétérogène. Sur la base des résultats de TCAO, leslimites de la technologie sont soulignéesBipolar complementary metal-oxide-semiconductor (BiCMOS) processescan be considered as the most general solution for RF products, as theycombine the mature manufacturing tools of CMOS with the speed and drivecapabilities of silicon-germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistors(HBTs). HBTs in turn are major contenders for partially filling the terahertzgap, which describes the range in which the frequencies generated bytransistors and lasers do not overlap (approximately 0.3THz to 30 THz). Toevaluate the capabilities of such future devices, a reliable prediction methodologyis desirable. Using a heterogeneous set of simulation tools and approachesallows to achieve this goal successively and is beneficial for troubleshooting.Various scientific fields are combined, such as technology computer-aided design(TCAD), compact modeling and parameter extraction.To create a foundation for the simulation environment and to ensure reproducibility,the used material models of the hydrodynamic and drift-diffusionapproaches are introduced in the beginning of this thesis. The physical modelsare mainly based on literature data of Monte Carlo (MC) or deterministicsimulations of the Boltzmann transport equation (BTE). However, the TCADdeck must be calibrated on measurement data too for a reliable performanceprediction of HBTs. The corresponding calibration approach is based onmeasurements of an advanced SiGe HBT technology for which a technology specific parameter set of the HICUM/L2 compact model is extracted for thehigh-speed, medium-voltage and high-voltage transistor versions. With thehelp of the results, one-dimensional transistor characteristics are generatedthat serve as reference for the doping profile and model calibration. By performingelaborate comparisons between measurement-based reference dataand simulations, the thesis advances the state-of-the-art of TCAD-based predictionsand proofs the feasibility of the approach.Finally, the performance of a future technology in 28nm is predicted byapplying the heterogeneous methodology. On the basis of the TCAD results,bottlenecks of the technology are identified
Bipolare komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter (BiCMOS) Prozesse bietenhervorragende Rahmenbedingungen um Hochfrequenzanwendungen zurealisieren, da sie die fortschrittliche Fertigungstechnik von CMOS mit derGeschwindigkeit und Treiberleistung von Silizium-Germanium (SiGe) Heterostruktur-Bipolartransistoren (HBTs) verknüpfen. Zudem sind HBTs bedeutendeWettbewerber für die teilweise Überbrückung der Terahertz-Lücke, derFrequenzbereich zwischen Transistoren (< 0.3 THz) und Lasern (> 30 THz).Um die Leistungsfähigkeit solcher zukünftigen Bauelemente zu bewerten, isteine zuverlässige Methodologie zur Vorhersage notwendig. Die Verwendungeiner heterogenen Zusammenstellung von Simulationstools und Lösungsansätzenerlaubt es dieses Ziel schrittweise zu erreichen und erleichtert die Fehler-_ndung. Verschiedene wissenschaftliche Bereiche werden kombiniert, wie zumBeispiel der rechnergestützte Entwurf für Technologie (TCAD), die Kompaktmodellierungund Parameterextraktion.Die verwendeten Modelle des hydrodynamischen Simulationsansatzes werdenzu Beginn der Arbeit vorgestellt, um die Simulationseinstellung zu erläuternund somit die Nachvollziehbarkeit für den Leser zu verbessern. Die physikalischenModelle basieren hauptsächlich auf Literaturdaten von Monte Carlo(MC) oder deterministischen Simulationen der Boltzmann-Transportgleichung(BTE). Für eine zuverlässige Vorhersage der Eigenschaften von HBTs muss dieTCAD Kon_guration jedoch zusätzlich auf der Grundlage von Messdaten kalibriertwerden. Der zugehörige Ansatz zur Kalibrierung beruht auf Messungeneiner fortschrittlichen SiGe HBT Technologie, für welche ein technologiespezifischer HICUM/L2 Parametersatz für die high-speed, medium-voltage undhigh-voltage Transistoren extrahiert wird. Mit diesen Ergebnissen werden eindimensionaleTransistorcharakteristiken generiert, die als Referenzdaten fürdie Kalibrierung von Dotierungspro_len und physikalischer Modelle genutztwerden. Der ausführliche Vergleich dieser Referenz- und Messdaten mit Simulationengeht über den Stand der Technik TCAD-basierender Vorhersagenhinaus und weist die Machbarkeit des heterogenen Ansatzes nach.Schlieÿlich wird die Leistungsfähigkeit einer zukünftigen Technologie in28nm unter Anwendung der heterogenen Methodik vorhergesagt. Anhand derTCAD Ergebnisse wird auf Engpässe der Technologie hingewiesen
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Brum, José Antonio. "Etude theorique des proprietes electroniques des heterostructures de semiconducteurs." Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077006.
Full textAbstract:
Relations de dispersion des porteurs dans le plan des couches, avec attention particuliere aux sous-bandes de valence issues des extrema gamma ::(8) des materiaux hotes; etude des problemes coulombiens avec resolution du probleme de l'exciton et etude de la raie d'emission associee aux recombinaisons electron-trou piege dans les puits quantiques gaas/algaas. Effets d'un champ electrique longitudinal sur les niveaux d'energie a une et deux particules; interpretations de la stabilite de l'exciton et etude des niveaux d'energie d'impurete et des super reseaux "dents de scie". Etude de la capture des porteurs depuis le continuum vers les etats lies du puits quantique (emission de phonon ou niveau-relais quasidiscret). Niveaux d'energie dans les fils quantiques
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Camescasse, François-Xavier. "Etude femtoseconde de la relaxation des electrons dans les semiconducteurs en regime non-markovien." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0076.
Full textAbstract:
Cette these porte sur la relaxation des electrons dans les semiconducteurs et plus particulierement dans l'arseniure de gallium. Elle nous renseigne sur les processus fondamentaux, notamment les collisions, qui permettent aux electrons de changer d'energie et determinent la rapidite des dispositifs electroniques ou optoelectroniques. L'etude repose sur l'utilisation de lasers a impulsions femtosecondes et sur une methode pompe-sonde originale car non-degeneree: l'impulsion pompe injecte des electrons et des trous en un temps tres bref, tandis que l'impulsion sonde est accordee sur une autre transition utilisant une bande de valence plus profonde car decouplee par l'interaction spinorbite. Il est ainsi possible de suivre avec une resolution temporelle de 30 fs l'evolution de la distribution des electrons, et des electrons, et des electrons seulement, sans la superposer a celle des trous. On observe pour la premiere fois les tout premiers instants de la relaxation des electrons pour lesquels la distribution est encore completement hors d'equilibre, jusqu'a la thermalisation qui se fait tres rapidement, en moins de 300 fs. En parallele, l'etude theorique montre la necessite d'une description non-markovienne des processus (c'est-a-dire tenant compte du passe des distributions) que l'on prend en compte avec la theorie de la cinetique quantique utilisee dans le cadre des equations de bloch pour semiconducteurs. L'equation de boltzmann et la regle d'or de fermi ne sont en effet plus valables pour des echelles de temps aussi courtes. L'accord theorie-experience est d'autant plus remarquable qu'aucun parametre ajustable n'a ete requis. L'influence de plusieurs parametres experimentaux a aussi ete etudiee: une forte densite de porteurs injectes ralentit la relaxation, alors que la presence initiale de porteurs froids l'accelerent fortement. L'exces d'energie initial donne aux electrons est en revanche de peu d'influence. Nous avons aussi adapte notre methode a l'etude de la relaxation dans les structures a puits quantiques et nous en presentons les premiers resultats.
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Kéfélian, Fabien. "Corrélation du bruit de phase de lasers à réseau de Bragg par injection optique : Application à la génération et au transport sur fibre de signaux radiofréquence." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011613.
Full textAbstract:
Le mélange de deux faisceaux laser sur un photo-détecteur permet de générer un signal radiofréquence jusqu'au THz. Par corrélation des deux sources optiques, le signal obtenu peut acquérir la pureté spectrale requise pour les réseaux de communications radio sur fibre. Notre travail porte sur la méthode de corrélation par accrochage optique sur un peigne de fréquences. L'injection optique permet de transférer le bruit de phase d'un laser maître, pris comme référence, à un laser esclave. En utilisant deux harmoniques d'un laser modulé en fréquence comme sources distinctes d'injection, les bruits de phase des deux lasers esclaves sont corrélés et la différence de fréquences est multiple de la fréquence primaire. Nous avons réalisé une étude théorique générale de l'injection dans les lasers semi-conducteur à cavité complexe, en particulier les lasers DFB, en mettant notamment en évidence l'asymétrie géométrique du bruit. Nous avons relié théoriquement le degré de corrélation entre les deux lasers aux paramètres d'injection et au bruit de phase. L'expression a été confirmée par des mesures sur le contraste de franges d'interférences et le spectre du photo-courant hétérodyne. Ces battements temporels ont été mis en regard avec l'optique de Fourier et le speckle. Nous avons étudié la pureté spectrale du battement et établi les limites fondamentales de cette technique en fonction de la qualité de l'oscillateur primaire, des propriétés spectrales des lasers, des paramètres d'injection et de transport sur fibre. Les mesures de bruit de phase sur le signal généré expérimentalement, pour différentes conditions d'injection, sont en très bon accord avec les expressions analytiques.
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Gallego, Samy. "Modélisation Mathématique et Simulation Numérique de Systèmes Fluides Quantiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00218256.
Full textAbstract:
Le sujet de la thèse porte sur l'étude d'une nouvelle classe de modèles de transport quantique: les modèles fluides quantiques issus du principe de minimisation d'entropie. Ces modèles ont été dérivés dans deux articles publiés en 2003 et 2005 par Degond, Méhats et Ringhofer dans Journal of Statistical Physics en adaptant au cadre de la théorie quantique la méthode des moments développée par Levermore dans le cadre classique. Cette méthode consiste à prendre les moments de l'équation de Liouville quantique et à fermer ce système par un équilibre local (ou Maxwellienne quantique) défini comme minimiseur d'une certaine entropie quantique sous contrainte de conservation de certaines quantités physiques comme la masse, le courant, et l'énergie. Le principal intérêt des modèles quantiques ainsi obtenus provient du fait qu'étant macroscopiques, ils sont biens moins coûteux numériquement que des modèles microscopiques comme l'équation de Schrödinger ou l'équation de Wigner, et de plus, ils prennent en compte implicitement des effets de collision bien plus difficiles à modéliser à un niveau microscopique. Le but de cette thèse est donc de proposer des méthodes numériques pour implémenter ces modèles et de les tester sur des dispositifs physiques adéquats.Nous avons donc commencé dans le chapitre I par proposer une discrétisation du plus simple de ces modèles qu'est le modèle de Dérive-Diffusion Quantique sur un domaine fermé. Puis nous avons décidé dans le chapitre II et III d'appliquer ce modèle au transport d'électrons dans les semiconducteurs en choisissant comme dispositif ouvert la diode à effet tunnel résonnant. Ensuite nous nous sommes intéressés au chapitre IV à l'étude et l'implémentation du modèle d'Euler Quantique Isotherme, avant de s'attaquer aux modèles non isothermes dans le chapitre V avec l'étude des modèles d'Hydrodynamique Quantique et de Transport d'Énergie Quantique. Enfin, le chapitre VI s'intéresse à un problème un petit peu différent en proposant un schéma asymptotiquement stable dans la limite semi-classique pour l'équation de Schrödinger écrite dans sa formulation fluide: le système de Madelung.
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Li, Yi-Ming, and 李義明. "Monotone Iterative Method for the Numerical Solutions of Semiconductor Device Equations." Thesis, 1998. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/92131480105701285807.
Full textAbstract:
碩士國立交通大學
應用數學研究所
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In this thesis, a monotone iterative method for solving two-dimensional semiconductor device equations is presented. We solve the semiconductor device equations by using decoupled approach to decouple three nonlinear PDE's, i.e., nonlinear Poisson equation, electron current continuity and hole current continuity equations. Then, finite difference approximation is applied to discretize the decoupled PDE's from which a system of nonlinear algebraic equations is obtained. Finally, monotone iterative method is applied to solve each system of nonlinear algebraic equations. The main concept of this method is that it takes some special nonlinear property of each equation, and analyzes each decoupled equation by using finite difference approximation and monotone iterative method. Based on the fact of a high nonlinear property of each semiconductor equation, the proposed monotone iterative method has several advantages. First, it is global convergence. In other words, it converges monotonically for arbitrary initial guess. Secondly, by comparing with a standard Newton's method, this method is easy for implementation, relatively faster with much less computation time, and its algorithm is inherently parallel in scientific computation. A two-dimensional N-MOSFET semiconductor device model problem under various bias conditions has been successfully implemented and several typical numerical results of this model problem, such as potential distribution and dc current characteristics of a device, are demonstrated. By comparing with a standard Newton's method, a speed-up factor of 30X can be achieved.
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Chavez, Patrick Pablo. "A two-dimensional finite element analysis of the stationary semiconductor device equations." Thesis, 1997. http://hdl.handle.net/2429/6387.
Full textAbstract:
The ability to model the steady-state field inside active structures, such as a transistor, is an
important aspect of monolithic microwave integrated circuit (MMIC) design. This paper focuses
on such an active zone of semiconductor material, and presents a finite element analysis of the
classical semiconductor equations. The semiconductor equations are very nonlinear and govern the
potential and carrier density distributions in semiconductor materials. A previously developed
finite element method (FEM) formulation of these equations, referred to as the current conservation
model, is re-introduced and re-derived with compact matrix notation. It is shown how this
formulation can be solved with the Newton-Raphson iterative scheme. Then, a newly developed
FEM formulation, referred to as the advection-diffusion model, of the continuity equations is
described in detail. It is shown by example how this formulation solved with Gummel's iterative
technique is very numerically robust. These two different solution methods of the steady-state
system of coupled Poisson and continuity equations are combined into a final solution algorithm
that exploits their strengths. As a specific example, GaAs MESFETs are the focus of
implementation, and the resulting potential field and carrier density distributions are used, to
calculate various MESFET parameters such as electrode currents, voltage gain, capacitances, and
conductances. Finally, various extensions to the FEM approach involving the application of the
method of moments (MoM) are briefly discussed and partially demonstrated. These extensions are
intended to compensate for the assumptions and simplifications, mainly with respect to the artificial
boundary conditions, used in the original stand-alone FEM formulations.
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Chang, Deng-Shun, and 張登舜. "Simulation of Deep Submicron N-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Device with One-Dimensional Balance Equations." Thesis, 1997. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/54214428019931820192.
Full textAbstract:
碩士國立中山大學
電機工程學系
85
This paper presents a numerical model for deep submicron MOS devices using balance equations. For a deep submicron device, the electron temperature may be much higher than lattice temperature. We need to modify the conventional mobility model incorporating the electron temperature effects and surface scattering effects. Our model also include the DIBL (Drain Induced Barrier Lowering) effect which the threshold voltage shift is strongly effected in the short channel. Finally, comparing the balance equation model with the drift-diffusion model and experimental value, our models are helpful for the device simulation.
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徐瑜霄. "An Approach for Semiconductor Equations Using a Combination of Monotone Iterative Method and Newton's Method." Thesis, 2009. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/tdn6ty.
Full text
42
Collera, JUANCHO. "Bifurcations of Periodic Solutions of Functional Differential Equations with Spatio-Temporal Symmetries." Thesis, 2012. http://hdl.handle.net/1974/7166.
Full textAbstract:
We study bifurcations of periodic solutions with spatio-temporal symmetries of functional differential equations (FDEs). The two main results are: (1) a centre manifold reduction around a periodic solution of FDEs with spatio-temporal symmetries, and (2) symmetry-breaking bifurcations for symmetric rings of delay-coupled lasers.
For the case of ODEs, symmetry-breaking bifurcations from periodic solutions has already been studied. We extend this result to the case of symmetric FDEs using a Centre Manifold Theorem for symmetric FDEs which reduces FDEs into ODEs on an integral manifold around a periodic solution. We show that the integral manifold is invariant under the spatio-temporal symmetries which guarantees that the symmetry structure of the system of FDEs is preserved by this reduction.
We also consider a problem in rings of delay-coupled lasers modeled using the Lang-Kobayashi rate equations. We classify the symmetry of bifurcating branches of solutions from steady-state and Hopf bifurcations that occur in 3-laser systems. This involves finding isotropy subgroups of the symmetry group of the system, and then using the Equivariant Branching Lemma and the Equivariant Hopf Theorem. We then utilize this result to find the bifurcating branches of solutions in DDE-Biftool. Symmetry often causes eigenvalues to have multiplicity, and in some cases, this could lead DDE-Biftool to incorrectly predict the bifurcation points. We address this issue by developing a method of finding bifurcation points which can be used for the general case of n-laser systems with unidirectional and bidirectional coupling.Thesis (Ph.D, Mathematics & Statistics) -- Queen's University, 2012-04-30 11:25:01.011
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Brunk, Markus [Verfasser]. "Numerical coupling of thermal-electric network models and energy-transport equations including optoelectronic semiconductor devices / Markus Brunk." 2008. http://d-nb.info/98826451X/34.
Full text
44
"Study of spectral regrowth and harmonic tuning in microwave power amplifier." 2000. http://library.cuhk.edu.hk/record=b5890270.
Full textAbstract:
Kwok Pui-ho.Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2000.
Includes bibliographical references (leaves [79]-85).
Abstracts in English and Chinese.
Chapter CHAPTER 1 --- INTRODUCTION --- p.1
Chapter CHAPTER 2 --- NONLINEAR BEHAVIOR OF RF POWER AMPLIFIERS --- p.5
Chapter 2.1 --- Single Tone Excitation --- p.6
Chapter 2.1.1 --- AM-AM Conversion --- p.7
Chapter 2.1.2 --- AM-PM Conversion --- p.9
Chapter 2.2 --- Two-Tone Excitation --- p.11
Chapter 2.2.1 --- Intermodulation Distortion --- p.12
Chapter 2.3 --- Digitally Modulated Signal Excitation --- p.13
Chapter 2.3.1 --- Spectral Regeneration --- p.14
Chapter 2.3.2 --- Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) --- p.16
Chapter CHAPTER 3 --- LINEARIZATION TECHNIQUES --- p.18
Chapter 3.1 --- pre-distortion --- p.20
Chapter 3.2 --- Feed-forward Techniques --- p.23
Chapter 3.3 --- Harmonics Control Techniques --- p.24
Chapter CHAPTER 4 --- SPECTRAL REGROWTH ANALYSIS USING VOLTERRA SERIES METHOD --- p.26
Chapter 4.1 --- Introduction To Volterra Series Analysis --- p.27
Chapter 4.1.1 --- Linear and Nonlinear Systems --- p.27
Chapter 4.1.2 --- Evaluation of Volterra transfer function --- p.29
Chapter 4.1.3 --- Volterra Series Analysis of Spectral Regrowth --- p.31
Chapter 4.2 --- Nonlinear Model of GaAs MESFET Device --- p.33
Chapter 4.3 --- Evaluation Of Nonlinear Responses --- p.35
Chapter 4.3.1 --- First-Order Response --- p.36
Chapter 4.3.2 --- Second-Order Response --- p.38
Chapter 4.3.3 --- Third-Order Response --- p.39
Chapter CHAPTER 5 --- EFFECT OF HARMONIC TUNING ON SPECTRAL REGROWTH --- p.42
Chapter 5.1 --- Simulation of Digitally Modulated Signal --- p.43
Chapter 5.2 --- Effect of Source Second Harmonic Termination --- p.44
Chapter CHAPTER 6 --- EXPERIMENTAL VERIFICATION --- p.48
Chapter 6.1 --- Circuit Design and Construction --- p.49
Chapter 6.2 --- Setup and Measurement --- p.55
Chapter 6.3 --- Experimental Results --- p.56
Chapter 6.3.1 --- Small Signal Measurement --- p.56
Chapter 6.3.2 --- Single Tone Characterization --- p.57
Chapter 6.3.3 --- Two-Tone Characterization --- p.59
Chapter 6.3.4 --- ACPR Characterization --- p.60
Chapter 6.4 --- Comparison of Measurement and Simulation --- p.66
Chapter CHAPTER 7 --- NONLINEAR TRANSCONDUCTANCE COEFFICIENTS EXTRACTION --- p.68
Chapter 7.1 --- Large Signal Model --- p.69
Chapter 7.2 --- Extraction of Nonlinear Transconductance --- p.71
Chapter 7.2.1 --- Extraction of g1 --- p.71
Chapter 7.2.2 --- Extraction of g2 and g3 --- p.72
Chapter CHAPTER 8 --- CONCLUSION --- p.76
FUTURE WORK RECOMMENDATION --- p.78
REFERENCE
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Lin, Chic-Von, and 林志芳. "Semiconductor Device Simulation Based on Balance Equation Method." Thesis, 2000. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/39635419108346964030.
Full textAbstract:
碩士國立交通大學
電子工程系
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The balance equation method derived from Boltzmann transport equation is presented. The relaxation rate approximation is accounted to nonparabolic band structure by using Monte Carlo method. The hydrodynamic simulation of submicron ballistic diode is described. The coupled system of the balance equations and Poisson’s equation are linearized by Newton’s iteration and solved by LU decomposition method. The transient distributions of the variables such as electrostatic potential, carrier concentration, velocity, and energy under equilibrium and during voltage applied are illustrated. The distributions of all variables under steady state at various applied voltages are also shown. The hydrodynamic model can accurately predict the carrier heating phenomena in sub-micron device. However, the spurious velocity overshoot has not been observed in this work.
46
Chen, Wanqiang. "Schrödinger equation Monte Carlo simulation of nano-scaled semiconductor devices." Thesis, 2004. http://hdl.handle.net/2152/1299.
Full text
47
Chen, Wanqiang Register Leonard F. "Schrödinger equation Monte Carlo simulation of nano-scaled semiconductor devices." 2004. http://wwwlib.umi.com/cr/utexas/fullcit?p3150561.
Full text
48
Gadau, Stephan [Verfasser]. "Finite element discretization of 3D energy transport equations for semiconductors / Stephan Gadau." 2007. http://d-nb.info/987483501/34.
Full text
49
Zheng, Xin 1975. "Schrödinger equation Monte Carlo simulation of nanoscale devices." Thesis, 2007. http://hdl.handle.net/2152/3677.
Full textAbstract:
Some semiconductor devices such as lasers have long had critical dimensions on the nanoscale where quantum effects are critical. Others such as MOSFETs are now being scaled to within this regime. Quantum effects neglected in semiclassical models become increasing important at the nanoscale. Meanwhile, scattering remains important even in MOSFETs of 10 nm and below. Therefore, accurate quantum transport simulators with scattering are needed to explore the essential device physics at the nanoscale. The work of this dissertation is aimed at developing accurate quantum transport simulation tools for deep submicron device modeling, as well as utilizing these simulation tools to study the quantum transport and scattering effects in the nano-scale semiconductor devices. The basic quantum transport method "Schrödinger Equation Monte Carlo" (SEMC) provides a physically rigorous treatment of quantum transport and phasebreaking inelastic scattering (in 3D) via real (actual) scattering processes such as optical and acoustic phonon scattering. The SEMC method has been used previously to simulate carrier transport in nano-scaled devices in order to gauge the potential reliability of semiclassical models, phase-coherent quantum transport, and other limiting models as the transition from classical to quantum transport is approached. In this work, SEMC-1D and SEMC-2D versions with long range polar optical scattering processes have been developed and used to simulate quantum transport in tunnel injection lasers and nanoscaled III-V MOSFETs. Simulation results serve not only to demonstrate the capabilities of the developed quantum transport simulators, but also to illuminate the importance of physically accurate simulation of scattering for the predictive modeling of transport in nano-scaled devices.
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Su, Jing-Fang, and 蘇靜芳. "Monte Carlo Solution for the Boltzmann Transoprt Equation in Semiconductor Device Physics." Thesis, 2001. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/02265712729792222625.
Full textAbstract:
碩士國立交通大學
統計所
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In this study, we devote ourselves to simulate the transport of particles in semiconductor devices. The Monte Carlo (MC) simulation is introduced to directly solve the Boltzmann Transport Equation (BTE) in semiconductor device physics. Two typical MC simulations, the single-particle MC simulation and the self-consistent MC (SCMC) simulation, are considered and some results are also presented.