Yarıiletken aletlerin nümerik modellemesi
Numerical modelling of semiconductor devices
Yazar: M. İZZETTİN YILMAZER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. METİN ÖZDEMİR
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1999
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Benzetim = Simulation ; Modelleme = Modelling ; Monte Carlo Yöntemi = Monte Carlo Method ; Yarı iletkenler = Semiconductors

Özet:
oz YÜKSEK LİSANS TEZİ YARIİLETKEN ALETLERİN NÜMERİK MODELLEMESİ M. izzettin YILMAZER ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI Danışman: Y. Doç. Dr. Metin ÖZDEMİR Yıl: 1999, Sayfa: 98 Jüri: Y. Doç. Dr. Metin ÖZDEMİR : Prof. Dr. Yüksel UFUKTEPE : Doç. Dr. Ramazan ESEN Yarıiletken aygıtlar endüstrinin bir çok alanında kullanılmaktadır. Aygıtların elektrik ve optik özelliklerinin bilinmesi, kullanım alanlarının gelişmesine yardımcı olacaktır. Bu özelliklerin araştırılması laboratuar çalışmaları ile yapılabileceği gibi bilgisayar simülasyon yöntemleri kullanılarak da yapılabilir. Bu çalışmada yarıiletken malzemelerin nümerik olarak simülasyonunun nasıl yapılabileceğinin araştırılması ve böylece modelleme yardımı ile verilen bir yarıiletken aygıtın çeşitli koşullar altında karakteristiklerinin bulunması amaçlanmıştır. Ayrıca çeşitli malzeme parametrelerinin ve ortam koşullarının etkisi de incelenmiştir. Nümerik simülasyon yöntemi olarak Monte Carlo yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntemi kullanmak için yarıiletken malzeme içerisindeki yük taşıyıcılarının malzeme içindeki çeşitli merkezlerle olan etkileşme biçimi bilinmeli ve böylece aygıt Monte Carlo yöntemi ile etkin şekilde modellenebilmektedir. Bu modelleme ile aygıtın performansının ve temel karakteristiklerinin taşıyıcı yoğunluğu; malzemenin safsızlık konsantrasyonu, modellemede kullanılan parçacık sayısı, ortamın sıcaklığı gibi parametrelere bağlılığı da araştırılmıştır. Ayrıca bu işlemler için gerekli olan Fortran programları da yazılmıştır. Monte Carlo yöntemi, birden fazla parçacığın aynı anda simule edilmesini sağladığı, malzeme özelliklerinin kolayca simülasyon programına eklenebilmesine izin verdiği ve ayrıca bütün uzayda çözülmesi gereken bir dalga fonksiyonu yazılmasını gerektirmediğinden uygun ve hızlı bir çözüm yöntemidir. Anahtar Kelimeler: Yarıiletken, Monte Carlo Metodu, Saçılma mekanizmaları, Simülasyon, Modelleme.

Abstract:
ABSTRACT MSc THESIS NUMERICAL MODELING OF SEMICONDUCTOR DEVICES M. izzettin YILMAZER DEPARTMENT OF PHYSICS INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervizor: Assist. Prof. Metin ÖZDEMİR Year: 1999, Pages: 98 Jury: Assist. Prof. Metin ÖZDEMİR : Prof. Yüksel UFUKTEPE : Assoc. Prof. Ramazan ESEN Semiconductor devices are used in many different fields in industry. It is important to know the electrical and optical properties of these devices for both their optimum use and for new areas of applications. These properties can be investigated in laboratory studies as well as using computer simulation techniques. The aim of the present study is first to investigate the. methods of numerical simulation of semiconductor devices and then to find the characteristics of a given semiconductor device under various conditions. The effects of environmental conditions and some material parameters on device characteristics are also to be studied. The Monte Carlo Method is used as the numerical simulation technique. In order to use this method effectively, the details of interaction between the charge carriers and the various imperfections in the crystal (phonons, ions, dislocations, impurities etc.) must be known and these interactions should be able to be simulated by the Monte Carlo technique. In this modelling process, the effects of parameters such as temperature, carrier density, impurity concentration on the performance and basic characteristics of the device are also analysed. The required computer programs are written in Fortran language. The Monte Carlo Method is a suitable and fast method to solve many body problems such as transport of charge carriers because it provides simultaneous simulation of many particles, and permits an easy addition of material properties to the simulation program. More importantly it does not require the solution of a wave function for each carrier in the whole space, which would require a tremendous amount of computation time. Key Words: Semiconductor, Monte Carlo Method, Scattering mechanism, Simulation, Modeling. II