Анотація до роботи:

Аміні М. Моделювання компонентів монолітних інтегральних міліметрового діапазону на сполуках A^IIIB^V .

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.01 – Твердотільна електроніка. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут».

У дисертаційній роботі проведено дослідження фізичних процесів у компонентах монолітних ІС і моделювання характеристик компонентів міліметрового діапазону в субмікронних інтегральних структурах на основі сполук A^IIIB^V, що обумовлене переходом технологій виготовлення інтегральних схем до субмікронних розмірів активних областей компонентів (до 0,1мкм), необхідністю адекватного врахування субмікронних ефектів в математичних моделях НВЧ і КВЧ ІС, аналізу і оптимізації параметрів і характеристик субмікронних напівпровідникових структур, а також адаптації розроблених моделей до використовування у САПР КВЧ пристроїв. Створено математичні моделі і алгоритми, що описують розподіли електричного поля в тривимірних лініях передачі з складною топологією для монолітних інтегральних схем міліметрового діапазону. Одержала подальший розвиток методика двовимірного моделювання вбудованих компонентів монолітних інтегральних схем і процедури розрахунку параметрів ліній передачі для схемотехнічного проектування .

1. На основі дослідження фізичних ефектів і процесів у субмікронних інтегральних структурах на основі сполук A^IIIB^V для інтегральних схем з субмікронними розмірами областей активних компонентів запропоновано теоретично обгрунтовані математичні моделі приладів на основі напівпровідників A^IIIB^V і їх сполук з урахуванням субмікронних ефектів, що дозволяє забезпечити вирішення задачі розробки і створення перспективних субмікронних гетеротранзисторів, а також компонентів інтегральних схем, включаючи об'ємні і вбудовані лінії передачі НВЧ різних типів.

Вирішення даної задачі забезпечується системними підходами до моделювання субмікронних багатошарових польових структур на основі напівпровідників A^IIIB^V, розробкою способів і єдиних підходів до аналізу дрейфу носіїв заряду у сильному електричному полі, розробкою моделей і алгоритмів опису фізичних процесів у лініях передачі складної конфігурації, придатних для використання у пакетах схемотехнічного проектування.

2. Найістотніші теоретичні результати полягають у наступному:

– на основі двовимірних релаксаційних рівнянь збереження імпульсу, енергії і частинок проаналізовані швидкісні властивості гетеротранзисторних структур і виявлено властивості двовимірного електронного газу структури з двома квантовими ямами, яке полягає у зростанні середньої дрейфової швидкості і поліпшенні швидкісних характеристик гетеротранзисторів;

– створено математичні моделі і алгоритми, що описують розподіли електричного поля у тривимірних лініях передачі зі складною топологією для монолітних інтегральних схем міліметрового діапазону;

– одержала подальший розвиток методика двовимірного моделювання вбудованих компонентів монолітних інтегральних схем і процедури розрахунку схемотехнічних параметрів ліній передачі, включаючи лінії передачі на напівпровідниковій підкладці складної конфігурації;

– розроблені математичні моделі для аналітичних розрахунків вольтамперних характеристик і малосигнальних параметрів гетеротранзисторів на основі результатів двовимірного физико-топологічного моделювання.

3. Найістотніші практичні результати полягають у наступному:

– запропоновані моделі, орієнтовані як на дослідження фізичних характеристик транзисторних структур, так і на інженерні розрахунки у практиці проектування електронних компонентів монолітних інтегральних міліметрового діапазону;

– параметри структур і апроксимації, одержані на основі двовимірного моделювання, можуть використовуватися у пакетах схемотехнічного проектування субмікронних КВЧ ІС, оптимізації параметрів напівпровідникових структур і їх технології;

– результати аналізу субмікронних ефектів у багатошарових гетеротранзисторних структурах, придатні для оптимального вибору конструкцій субмікронних транзисторів і мікроелектронних пристроїв на їх основі, що дозволяє оптимізувати їх характеристики на етапі проектування і виготовлення.

– розроблені математичні моделі упроваджені у практику проектування пристроїв міліметрового діапазону.

4. Розроблені моделі використовувалися при проектуванні малошумлячих і широкосмугових підсилювачів і веріфіковані на масиві експериментальних даних пристроїв у діапазоні 12-38 ГГц.

5. Подальші дослідження і опис фізичних ефектів пов’язано із застосуванням нових матеріалів (наприклад, на основі нітрідов елементів ІІІ групи) і характерними розмірами активних компонентів менше 0,2 мкм і урахуванням у транзисторних структурах при моделюванні специфічних фізичних процесів і ефектів, пов'язаних з високими рівнями легування тонких шарів, квантово-розмірних ефектів, нових фізичних процесів у багатошарових гетероструктурах і ін.

Публікації автора:

1. Тимофеев В. И., Амини Мохсен. Моделирование монолитного усилителя миллиметрового диапазона Электроника и связь. 2003.- № 19. - С. 155-157.

Аналіз параметрів і моделей гетеротранзисторів, розробка алгоритмів розрахунку вихідних характеристик.

2. Тимофеев В. И., Амини Мохсен. Численное моделирование линий передачи на полупроводниковой подложке миллиметрового диапазона Электроника и связь.2003. – № 20.- С. 153- 156.

Розробка алгоритмів і процедур чисельного двовимірного моделювання.

3. Тимофеев В. И., Амини Мохсен. Моделирование нестационарных эффектов дрейфа в субмикронных гетеротранзисторах с двумя каналами Вісник державного університету інформаційно -комунікаційних технологій. 2005.- Том 3.- № 3-4.- С.143 – 146.

Розробка алгоритмів чисельних процедур і їх адаптація для аналізу двовимірних характеристик гетеротранзисторів з двома гетеропереходами.

4. Тимофеев В. И., Амини Мохсен. Моделирование линий передачи монолитных интегральных схем СВЧ с учетом неоднородностей полупроводниковой подложки Вісник державного університету інформаційно - комунікаційних технологій. 2005.- Том 3.- № 3-4.- С.147 – 149.

Розробка двовимірної моделі і чисельна реалізація алгоритмів розрахунку параметрів ліній передачі на напівпровідниковій підкладці.

5. Тимофеев В. И., Амини Мохсен. Моделирование встроенных компонентов монолитных интегральных схем миллиметрового диапазона Электроника и связь. 2006.- № 1. - С. 5-10.

Розробка моделей і алгоритмів аналізу характеристик вбудованих компонентів монолітних інтегральних схем.

6. Тимофеев В. И., Амини Мохсен. Нестационарный дрейф электронов у субмикронных гетеротранзисторах с двумя гетеропереходами Электроника и связь. 2006.- Часть.1. - С. 5-8.

Розробка моделі і реалізація чисельних процедур розрахунку поле-швидкісних характеристик гетеротранзисторів.

7. V.I.Timofeyev, M.Amini, E.M.Faleeva. Non-stationary Drift Of Electrons in Submicron High Electron Mobility Transistor with two Heterojunctions // Electronics and Electrical Engineering, 2007, №4(76), P.33-36.

Розробка і реалізація чисельних процедур розрахунку поле-швидкісних характеристик гетеротранзисторів.