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Erschienen in:

22.05.2023

Efficient device simulations using density functional theory Hamiltonian and non-equilibrium Green’s function: heterostructure mode space method and core charge approximation

verfasst von: Seonghyeok Jeon, Mincheol Shin

Erschienen in: Journal of Computational Electronics | Ausgabe 5/2023

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Abstract

An efficient device simulation methodology utilizing the density functional theory Hamiltonian and non-equilibrium Green’s function is presented in this work. Its main feature is combining the heterostructure mode space method and the core charge approximation (CCA) to efficiently and robustly treat inhomogeneous devices. The heterostructure mode space method can generate an effective Hamiltonian of much smaller size for arbitrary irregular or heterostructures, enabling order-of-magnitudes faster calculations without loss of accuracy in a practical sense. The CCA provides a physical background for removing the ambiguity associated with the commonly-used effective charge approximation, enabling robust handling of defect or interface states. Four examples of Si nanowire field-effect transistors (FETs), GaSb/InAs nanowire heterojunctions, InAs nanowire tunneling FETs with defects, and \(\hbox {NiSi}_{2}/\hbox {Si}/\hbox {NiSi}_{2}\) Schottky barrier FETs are used for demonstration.

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Literatur
12.
Zurück zum Zitat Smidstrup, S., Markussen, T., Vancraeyveld, P., Wellendorff, J., Schneider, J., Gunst, T., Verstichel, B., Stradi, D., Khomyakov, P.A., Vej-Hansen, U.G., Lee, M.E., Chill, S.T., Rasmussen, F., Penazzi, G., Corsetti, F., Ojanperä, A., Jensen, K., Palsgaard, M.L.N., Martinez, U., Blom, A., Brandbyge, M., Stokbro, K.: QuantumATK: an integrated platform of electronic and atomic-scale modelling tools. J. Phys. Condens. Matter 32(1), 015–901 (2019). https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab4007CrossRef Smidstrup, S., Markussen, T., Vancraeyveld, P., Wellendorff, J., Schneider, J., Gunst, T., Verstichel, B., Stradi, D., Khomyakov, P.A., Vej-Hansen, U.G., Lee, M.E., Chill, S.T., Rasmussen, F., Penazzi, G., Corsetti, F., Ojanperä, A., Jensen, K., Palsgaard, M.L.N., Martinez, U., Blom, A., Brandbyge, M., Stokbro, K.: QuantumATK: an integrated platform of electronic and atomic-scale modelling tools. J. Phys. Condens. Matter 32(1), 015–901 (2019). https://​doi.​org/​10.​1088/​1361-648X/​ab4007CrossRef
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Metadaten
Titel
Efficient device simulations using density functional theory Hamiltonian and non-equilibrium Green’s function: heterostructure mode space method and core charge approximation
verfasst von
Seonghyeok Jeon
Mincheol Shin
Publikationsdatum
22.05.2023
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Computational Electronics / Ausgabe 5/2023
Print ISSN: 1569-8025
Elektronische ISSN: 1572-8137
DOI
https://doi.org/10.1007/s10825-023-02053-5