Thèse soutenue

Phénomènes quantiques et décohérence dans les nano-dispositifs semiconducteurs : étude par une approche Wigner Monte Carlo
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Damien Querlioz
Direction : Philippe Dollfus
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Paris 11
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

FR

Mots clés contrôlés

Résumé

FR  |  
EN

Ce travail de thèse étudie les phénomènes quantiques qui apparaissent dans les dispositifs électroniques aux dimensions nanométriques. A cet effet des simulations fondées sur une résolution Monte Carlo de l'équation de Wigner-Boltzmann sont mises en œuvre. Après des rappels de base, cette équation qui permet de modéliser les effets de collisions dans le transport quantique est démontrée. La nouvelle technique Wigner Monte Carlo pour la résoudre est introduite, et est mise en œuvre pour simuler des diodes tunnel résonantes (RTD). Les résultats sont cohérents avec des calculs basés sur les fonctions de Green, et avec des réalisations expérimentales simples. La théorie de la décohérence est ensuite utilisée pour analyser les résultats, et comprendre l'émergence de comportements semi-classiques dans les nano-dispositifs. La décohérence induite par les phonons est comparée au modèle du mouvement brownien quantique. La transition entre les régimes résonants et séquentiels à travers un niveau quasi-lié est analysée. Dans une RTD, la transition d’une région active quantique à des accès semi-classiques est observée. Les phénomènes quantiques dans les MOSFET les plus courts fabriqués aujourd'hui sont ensuite étudiés. Il apparaît un régime hybride, où aussi bien le transport quantique que les collisions jouent un rôle important. Les effets de dégénérescence et la décohérence subie par les électrons sont étudiés. Des comparaisons à des résultats expérimentaux sont proposées. Finalement, deux études portant sur des nanostructures envisagées pour les dispositifs électroniques du futur (les nanotubes de carbone et les nanorubans de graphène) sont proposées.