Е.В. Куимов1, Н.А. Ветрова2

1,2 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия),
1 kuimov@bmstu.ru, 2vetrova@bmstu.ru

Постановка проблемы. На сегодняшний день внедрение резонансно-туннельных диодов (РТД) в современную промышленность затруднено по ряду причин, важнейшая из которых – обеспечение заданной формы вольт-амперных характеристик (ВАХ). Кроме того, отсутствуют математические модели токопереноса в РТД, предназначенные для инженерных приложений, т.е. обладающие приемлемой степенью соответствия результатов моделирования экспериментальным данным на всех участках ВАХ при адекватных требованиях к вычислительным ресурсам.

Цель. Разработать модель электрических характеристик РТД для задач проектирования радиоэлектронной аппаратуры на основе гетероструктурных устройств с поперечным токопереносом.

Результаты. Для проектирования устройств радиоэлектроники наиболее перспективным стал подход компактного моделирования. Разработана самосогласованная процедура расчета потенциала межэлектронного взаимодействия в рамках компактной модели, с учетом начальных условий специального вида, для повышения адекватности расчета гистерезисной петли на ВАХ РТД.

Практическая значимость. Разработана компактная модель, позволяющая обеспечить прогнозирование ВАХ РТД с высокой точностью на различных участках, включая контрастность участка (среднее отклонение <0,5%), а также кривизну и параметры гистерезиса (среднее отклонение <1% и 1,5% соответственно). В совокупности с низкими требованиями к вычислительным ресурсам сделан вывод о перспективности интеграции предложенной компактной модели в современные системы автоматизированного проектирования (САПР) электронных устройств ECAD.

Куимов Е.В., Ветрова Н.А. Компактная модель токопереноса с учетом диссипативных процессов и резонансного туннелирования в гетероструктурном канале диода для ECAD наноэлектронной компонентной базы // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2024. Т. 16. № 4. С. 5–12. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j22250980-202404-02

1. Cimbri D., Wang J., Al-Khalidi A. Resonant tunneling diodes high-speed terahertz wireless communications-a review. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. 2022. V. 12. №. 3. P. 226–244.
2. Hammouda H., Mhiri M., Gafsi Z., Besbes K. Neural-based models of semiconductor devices for SPICE simulator. American Journal of Applied Sciences. 2008. V. 5. № 4. P. 385–391.
3. Abramov I.I., Goncharenko I.A., Kolomejceva N.V. Two-band combined model of a resonant tunneling diode. Semiconductors, Physics of the Solid State. 2007. V. 41. № 11. P. 1395‒1400.
4. Muscato O. Wigner ensemble Monte Carlo simulation without splitting error of a GaAs resonant tunneling diode. Journal of Computational Electronics. 2021. V. 20. № 6. P. 2062–2069.
5. Celino D.R., de Souza A.M., Plazas C.L.M.P. A Physics Based RTD Model Accounting for Space Charge and Phonon Scattering Effects. Journal of Integrated Circuits and Systems. 2022. V. 17. № 1. P. 1–8.
6. Kuimov E.V., Vetrova N.A., Meshkov S.A., Shashurin V.D. About AlGaAs-heterostructures CVC kinetics simulation. RENSIT. 2019. V. 11. № 2. P. 299–306.
7. Kuimov E.V., Vetrova N.A., Shashurin V.D. Validation of the model for predicting VAC RTD photonics. Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2020. V. 1571. № 1. P. 012008.
8. Rahman E., Shadman A., Ahmed I., Khan S.U.Z., Khosru Q.D.M. A physically based compact I–V model for monolayer TMDC channel MOSFET and DMFET biosensor. Nanotechnology. 2018. V. 29. № 23. P. 235203.
9. Huang H.S., Wang W.L., Wang M.C., Chao Y.H., Wang S.J., Chen S.Y. IV model of nano nMOSFETs incorporating drift and diffusion current. Vacuum. 2018. V. 155. P. 76–82.
10. Kuimov E.V., Vetrova N.A., Meshkov S.A., Makeev M.O., Sinyakin V.Yu., Shashurin V.D. A Compact Current-Transfer Model in Resonant-Tunneling Structures with Consideration of Interelectronic Interaction. Electronics. 2023. V. 12. № 3. P. 519.