La simulation quantique éclaire la physique des transistors avancés

Grâce à leur nouveau code de simulation quantique, les chercheurs d’INAC et du Leti apportent des informations essentielles sur la physique des transistors avancés FDSOI et Trigate.

Les enjeux de ces travaux sont considérables. Car à mesure que les dimensions des transistors descendent vers les 10 nm, les effets quantiques jouent un rôle croissant que les modèles de simulation semi-classiques ne prennent pas en compte. Un exemple : plus les électrons sont confinés, plus le nombre de bandes d’énergie disponibles pour le transport électrique se réduit.
Dans le cadre du projet ANR Quasanova, INAC, le Leti et STMicroelectronics ont développé TB_Sim, un code adapté au calcul massivement parallèle. Ils ont modélisé le tout dernier transistor FDSOI de l’industriel, ainsi que les prochaines technologies Trigate du Leti.

De nouveaux mécanismes de diffusion des électrons
Ce travail a par exemple clarifié le rôle joué par les charges piégées dans les oxydes, et confirmé les mécanismes d’action de l’électrode de face arrière des transistors FDSOI sur les porteurs de charge. Mieux, l’équipe a mis en évidence de nouveaux mécanismes de diffusion des électrons !
La simulation quantique ne détrônera pas de sitôt les méthodes semi-classiques, ne serait-ce que parce qu’elle nécessite des temps de calcul considérables. Mais on peut lui prédire un bel avenir : les spécialistes des transistors butent sur certains questions de physique fondamentale depuis 10 ans. Le projet ANR Quasanova, terminé fin 2013, a d’ailleurs été refinancé jusqu’en 2016.

Contact : yann-michel.niquet@cea.fr

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