Der Entwurf elektronischer Bauelemente und die Erforschung der Funktionsmechanismen erfordern die Bereitstellung geeigneter Simulationsverfahren. Die Ziele der Bauelementesimulation bestehen hauptsächlich in der Berechnung des charakteristischen Verhaltens der Bauelemente in Form von Kennlinien, Schaltzeiten bzw. Grenzfrequenzen vor der technologischen Realisierung. Weiterhin können durch Simulationen technologieabhängige Parameter optimiert und Fehler im Herstellungsprozess analysiert werden. Innerelektronische Größen, die am realen Bauelement nur indirekt oder gar nicht messbar sind, lassen sich darstellen, so dass das Verständnis der physikalischen Vorgänge erhöht wird.

Die Simulationen werden mit dem selbst entwickelten 2D/3D-Simulator SIMBA durchgeführt. Der Modellumfang besteht aus dem Drift-Diffusions-Modell, einem hydrodynamischen Modell, einem mikroskopisch/makroskopischen Modell sowie aus dem quantenhydrodynamischen Modell. Zusätzlich ist die Lösung der Wärmeleitungsgleichung möglich.

Schwerpunkte der Arbeiten sind:

• Simulation und Entwurf von modernen Si-Halbleiterbauelementen
• Simulation und Entwurf von Hochgeschwindigkeitsbauelementen (III/V-Halbleiter)

Beispiele siehe Publikationen

Programm FIELDS

Das Programm FIELDS dient der numerischen Berechnung elektrostatischer bzw. stationärer elektrischer und magnetischer Felder mit Hilfe der Finite-Differenzen-Methode (Box-Methode).
Gelöst wird für elektrostatische Felder die Poissongleichung, für stationäre elektrische Felder die Laplacegleichung bzw. für stationäre magnetische Felder die Vektorpotentialgleichung für den örtlich-zweidimensionalen Fall in einem rechteckigen Grundgebiet einschließlich inhomogener Materialien.

Die Ergebnisauswertung erfolgt wahlweise als:

• Tabelle der numerischen Werte von Potential und Feldgrößen
• Gebirgsdarstellung von Potential- und Feldverteilungen
• Äquicolordarstellung von Potential- und Feldverteilungen
• Isoliniendarstellung von Potential- und Feldgrößen
• Pfeildarstellung der Feldgrößen
• Schnittdarstellung von Potential- und Feldgrößen

Programm BIOSAR

Ausgehend von einer beliebigen dreidimensionalen Leiteranordnung einschließlich der entsprechenden Leiterströme wird das resultierende Magnetfeld (magnetische Feldstärke oder Flussdichte, Komponenten und Betrag) im dreidimensionalen Raum berechnet. Die Berechnung erfolgt unter Verwendung des Gesetzes von Biot-Savart. Ein beliebig gekrümmter Leiter wird in lineare Einzelstücke zerlegt. Die aus den Einzelstücken resultierenden Feldanteile werden vektoriell im dreidimensionalen Raum überlagert. Vorausgesetzt wird eine konstante Permeabilität im betrachteten Raum. Aus der dreidimensionalen Verteilung der Feldstärke bzw. Flussdichte können in beliebigen Ebenen Isoliniendarstellungen der interessierenden Größen, Vektorplots sowie weitere Schnittdarstellungen erstellt werden.