الکترونیک محاسباتی: مدل‌سازی و شبیه‌سازی نیمه‌کلاسیک و کوانتومی ادوات ۲۰۱۷
Computational Electronics: Semiclassical and Quantum Device Modeling and Simulation 2017

کتاب «الکترونیک محاسباتی: مدل‌سازی و شبیه‌سازی نیمه‌کلاسیک و کوانتومی ادوات»، با شروع از ساده‌ترین رویکردهای نیمه‌کلاسیک و ختم به توصیف روش‌های کاملاً کوانتومی پیچیده برای تحلیل انتقال کوانتومی در ادوات پیشرفته، یک نمای کلی جامع از تکنیک‌ها و روش‌های ضروری برای تحلیل مؤثر انتقال در ادوات نیمه‌رسانا ارائه می‌دهد.

با رسیدن ترانزیستور به محدودیت‌های خود و بررسی طرح‌ها و الگوهای عملکرد جدید، این منبع به روز، روش‌های شبیه‌سازی مورد نیاز برای مدل‌سازی صحیح ادوات نانومقیاس پیشرفته را ارائه می‌کند. بخش اول به بررسی روش‌های انتقال نیمه‌کلاسیک، از جمله روش‌های رانش-پخش، هیدرودینامیک و مونت‌کارلو برای حل معادله انتقال بولتزمن می‌پردازد. جزئیات مربوط به پیاده‌سازی عددی و کدهای نمونه به عنوان الگوهایی برای نرم‌افزارهای شبیه‌سازی پیشرفته ارائه شده‌اند.

بخش دوم، روش گرادیان چگالی، هیدرودینامیک کوانتومی و مفهوم پتانسیل‌های مؤثر مورد استفاده برای در نظر گرفتن اثرات کوانتیزاسیون فضایی کوانتومی-مکانیکی در شبیه‌سازهای مبتنی بر ذرات را معرفی می‌کند. با تأکید بر نیاز به رویکردهای انتقال کوانتومی، اثرات کوانتومی مختلفی را که در ادوات فعلی و آینده که به صورت انبوه تولید می‌شوند یا به عنوان اثبات یک مفهوم ساخته می‌شوند، توصیف می‌کند. در این راستا، مفهوم پتانسیل مؤثر مورد استفاده برای گنجاندن تقریبی اثرات کوانتیزاسیون فضایی کوانتومی-مکانیکی در طرح شبیه‌سازی ادوات نیمه‌کلاسیک مبتنی بر ذرات را معرفی می‌کند.

این منبع معتبر، با پرداختن به جنبه‌های عملی الکترونیک محاسباتی، با پرداختن به برخی از سؤالات باز مربوط به انتقال کوانتومی که در اکثر کتاب‌ها پوشش داده نشده‌اند، به پایان می‌رسد. این کتاب با مسائل خودآموز و مثال‌های متعدد در سرتاسر متن، به خوانندگان درک عملی مورد نیاز برای ایجاد شبیه‌سازهای خود را ارائه می‌دهد.

Starting with the simplest semiclassical approaches and ending with the description of complex fully quantum-mechanical methods for quantum transport analysis of state-of-the-art devices, Computational Electronics: Semiclassical and Quantum Device Modeling and Simulation provides a comprehensive overview of the essential techniques and methods for effectively analyzing transport in semiconductor devices.

With the transistor reaching its limits and new device designs and paradigms of operation being explored, this timely resource delivers the simulation methods needed to properly model state-of-the-art nanoscale devices. The first part examines semiclassical transport methods, including drift-diffusion, hydrodynamic, and Monte Carlo methods for solving the Boltzmann transport equation. Details regarding numerical implementation and sample codes are provided as templates for sophisticated simulation software.

The second part introduces the density gradient method, quantum hydrodynamics, and the concept of effective potentials used to account for quantum-mechanical space quantization effects in particle-based simulators. Highlighting the need for quantum transport approaches, it describes various quantum effects that appear in current and future devices being mass-produced or fabricated as a proof of concept. In this context, it introduces the concept of effective potential used to approximately include quantum-mechanical space-quantization effects within the semiclassical particle-based device simulation scheme.

Addressing the practical aspects of computational electronics, this authoritative resource concludes by addressing some of the open questions related to quantum transport not covered in most books. Complete with self-study problems and numerous examples throughout, this book supplies readers with the practical understanding required to create their own simulators.