Etude par simulation Monte Carlo des effets de quantification sur le transport dans les structures à effet de champ

L'augmentation constante de la vitesse des circuits integres, va de pair avec la diminution de la grandeur caracteristique du transistor MOS : la longueur de grille. Des phenomenes physiques complexes interviennent dans le fonctionnement des composants sub-0,1 mM et des outils de modelisation precis sont necessaires pour les etudier. A l'IEF, un simulateur particulaire (MONACO), base sur la methode Monte Carlo est developpe depuis plusieurs annees. Ce dernier est particulierement bien adapte a l'etude de dispositifs de petites dimensions. Toutefois les phenomenes de confinement quantique (gaz 2D), qui prennent une importance croissante dans les dispositifs MOS, en particulier en presence d'heterojonctions Si/SiGe, ne sont pas pris en compte dans la version actuelle de MONACO. Dans un premier temps, mon travail de these a consiste a developper puis a mettre en oeuvre les modeles de probabilites d'interactions en gaz 2D pour la filiere silicium. La validation de ces modeles s'est appuyee sur des resultats experimentaux de mobilite. Une analyse critique des parametres technologiques des structures experimentales a ete entreprise afin d'estimer notamment les profils de dopage reels dont l'influence s'avere determinant sur la mobilite. Un tres bon accord des resultats de simulation avec l'experience a alors ete obtenu, validant ainsi l'approche adoptee et les modeles retenus. Pour parvenir a simuler un dispositif entier, il est souhaitable pour reduire l'encombrement memoire, d'assimiler les sous-bandes de hautes energies a un continuum d'etats ou gaz 3D. La deuxieme partie de ce travail de these a alors porte sur la gestion et la prise en compte des transitions de porteurs entre les deux gaz, et ce, au sein d'un algorithme Monte Carlo. L'approche retenue a ete testee sur un cas d'ecole et permet d'affecter un nombre arbitraire de sous-bandes au gaz 2D sans modifier les resultats globaux. Ces resultats permettent de juger d'une robustesse de l'algorithme, et constituent une etape importante en vue de la prise en compte des effets de quantification dans la modelisation des dispositifs a effet de champ.