Guía docente de Caracterización, Simulación y Modelado de Nanodispositivos Electrónicos (M44/56/2/19)

• Mecanismos de dispersión de los portadores.
• Transporte de carga en nanodispositivos electrónicos.
• Técnicas de simulación numérica y modelado compacto. Método de Monte Carlo.
• Herramientas y técnicas de caracterización eléctrica.
• Ruido en nanodispositivos electrónicos.

Se recomienda tener conocimientos básicos de física del estado sólido, física estadística, física cuántica, electromagnetismo y métodos numéricos de resolución de ecuaciones.

El alumno sabrá/comprenderá:

• Utilizar las principales herramientas de simulación numérica de los nanodispositivos semiconductores.
• Resolver ecuaciones diferenciales en derivadas parciales (Ecuación de Poisson, Schroedinger, continuidad, transporte de Boltzmann) mediante diferentes técnicas tanto deterministas como estocásticas (método de Monte Carlo), en estructuras semiconductoras reales.
• Enfrentarse a problemas de transporte de carga en diferentes estructuras, y cálculo de estructuras de bandas.

• Desarrollo de modelos compactos de dispositivos electrónicos para la simulación de circuitos.
• Técnicas de implementación de modelos compactos en simuladores de circuitos comerciales.
• Extracción de parámetros en modelos compactos.
• Técnicas numéricas avanzadas para el modelado y la extracción de parámetros.

• Distinguir diferentes tipos de ruido que se localizan en los nanodispositivos electrónicos.
• Medir el ruido en un dispositivo electrónico
• Caracterizar parámetros físicos de un dispositivo semiconductor a partir de medidas de ruido.
• Las herramientas matemáticas básicas para el tratamiento del ruido en los dispositivos electrónicos.
• Distintos tipos de ruido que se origina en los dispositivos semiconductores.
• Técnicas de extracción de parámetros de modelos de dispositivos basadas en medidas de ruido.

1. Nociones básicas sobre los transistores de efecto campo.
2. Métodos numéricos para la resolución de las ecuaciones de Poisson, Schroedinger y Boltzmann.
3. Mecanismos de dispersión de los portadores: Rugosidad superficial, culombiano, vibraciones de la red, interacción portador-portador.
4. Método de Monte Carlo de una y muchas partículas aplicado al transporte de carga en estructuras semiconductoras.
5. Metodología de desarrollo de modelos compactos de dispositivos electrónicos.
6. Técnicas avanzadas de resolución analítica de ecuaciones diferenciales y aproximación de funciones.
7. Técnicas de extracción de parámetros de modelos de dispositivos electrónicos.
8. Estudio del ruido en dispositivos electrónicos. Herramientas matemáticas.
9. Tipos de ruido y su localización en las diferentes regiones de un dispositivo.
10. Caracterización de un dispositivo electrónico a partir de medidas de ruido.

• Simulación TCAD de una unión PN.
• Simulación TCAD de un transistor MOSFET.
• Simulación circuital con MOSFET.
• Caracterización de defectos en el óxido de un MOSFET mediante medidas de ruido.

• A.B. Bhattacharyya “Compact MOSFET models for VLSI design”, John Wiley and Sons, 2009.
• Moglestue. C. ”Monte Carlo simulation of semiconductor devices”, Chapman&Hall, 1993
• K.Tomizawa, “Numerical simulation of submicron semiconductor devices”, Artech House, 1993.
• Van der Ziel, "Noise in solid state devices and circuits", New York. Wiley. 1986.

• Lundstrom, M.; "Fundamentals of carrier transport", Modular Series on Solid - State Devices Vol. X, Addison Wesley Publishing Company 1990.
• Taur, Y. and Ning T.H.; "Fundamentals of modern VLSI devices", Cambridge University Press, 1998
• Hess, K.; "Advanced theory of semiconductor devices", Wiley-IEEE Press, 1999
• Selberherr, S. "Analysis and simulation of semiconductor devices", New York: Springer, 1984.
• Hänsch W.; "The drift-diffusion equation and its applications in Mosfet modeling", Springer-Verlag New-York Inc, 1991
• C.Jacoboni and P.Lugli, “The Monte Carlo method for semiconductor device simulation”, Springer Verlag, 1989
• R.W.Hockney and J.W.Eastwood, “Computer Simulation using particles”, Institute of Physics Publishing, 1988
• A.A. Baladin, ed. "Noise and fluctuations. Control in electronic devices". American Scientific Publishers. 2002.
• Y.P. Tsividis, “Operation and Modeling of the Metal-oxide Semiconductor transistor”, Mcgraw hill, 1999.
• C. Galup-Montoro, M.C. Schneider, “MOSFET modeling for circuit analysis and design”, World Scientific, 2007.
• C. Enz and E.A. Vittoz, “Charge-Based MOS Transistor Modeling: The EKV Model for Low-Power and RF IC Design”. New York: Wiley, 2006.

• MD01 Lección magistral (Clases teóricas-expositivas). Para transmitir los contenidos de las materias del módulo motivando al alumnado a la reflexión, facilitándole el descubrimiento de las relaciones entre diversos conceptos y formándole una mentalidad crítica. 
• MD02 Actividades prácticas (Clases prácticas). Para desarrollar en el alumnado las habilidades instrumentales de la materia. 
• MD03 Seminarios. Para desarrollar en el alumnado las competencias cognitivas y procedimentales de la materia. 
• MD04 Tutorías académicas: Para orientar al trabajo autónomo y grupal del alumnado, profundizar en distintos aspectos de la materia y orientar la formación académica integral del estudiante. 
• MD05 Estudio y trabajo autónomo del alumnado. Para favorecer en el estudiante la capacidad para autorregular su aprendizaje, planificándolo, diseñándolo, evaluándolo y adecuándolo a sus especiales condiciones e intereses. 
• MD06 Estudio y trabajo en grupo. Para favorecer en los estudiantes la generación e intercambio de ideas, la identificación y análisis de diferentes puntos de vista sobre una temática, la generalización o transferencia de conocimiento y la valoración crítica del mismo. 

En EVALUACIÓN CONTINUA, la calificación final responde al siguiente baremo: Exámenes orales/escritos de distintos trabajos teóricos que se han propuesto (50%). Exámenes orales/escritos de las distintas actividades prácticas que se han propuesto a lo largo del curso (50%)

En EVALUACIÓN EXTRAORDINARIA la calificación final responderá al siguiente baremo: Examen oral/escrito sobre conocimientos (100%).

La evaluación consistirá en:

• El 100% de la calificación final se basará en la valoración obtenida mediante la realización de  un examen final en el que se evaluarán los conocimientos y competencias adquiridas, tanto de los contenidos teóricos como de las habilidades para la resolución de problemas y prácticas. Este examen (oral/escrito) se realizará de forma individualizada y coincidirá con la convocatoria ordinaria de la asignatura.
• Para poder aprobar la asignatura es necesario obtener una nota de 5 o más en el examen final de la asignatura.