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Modélisation et optimisation des transistors à base de matériaux 2D : couplage des simulations ab initio et TCAD

Défis technologiques Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences Physique du solide, surfaces et interfaces Simulation numérique

Résumé du sujet

Les transistors à effet de champ utilisant des matériaux 2D semblent prometteurs en raison de leur bonne mobilité et de leur finesse atomique. Cependant, cette technologie doit surmonter plusieurs défis, notamment la réduction des résistances des contacts, le contrôle de la variabilité et l'optimisation des transistors à canaux courts (< 10 nm).
Le CEA-Leti a une forte activité expérimentale sur cette thématique de recherche. Un effort important a également été initié en simulation numérique, aussi bien à l’échelle du dispositif (TCAD) qu’à l’échelle atomique (simulation ab initio) pour accompagner le développement de cette technologie.

Le présent sujet de thèse s’inscrit dans cette dynamique et consiste à évaluer les performances des transistors à base de matériaux 2D en fonction des paramètres technologiques à l'aide de simulations multi-physiques qui permettront d’optimiser les performances de ces dispositifs avant leur fabrication. Les options technologiques (matériaux, géométrie) n’étant pas encore figées, le doctorant pourra explorer des axes innovants. Une partie de la thèse sera consacrée au couplage des simulations TCAD avec les calculs ab initio pour fournir une compréhension détaillée et fondamentale des caractéristiques structurales et électroniques du dispositif à l'échelle atomique.

Le laboratoire bénéficie d’un accès à des supercalculateurs et au différents logiciels nécessaires au projet (Sentaurus, VASP, GPAW, ..). Le doctorant pourra s’appuyer sur l’expertise de l’équipe dans les différentes techniques de simulation et sur les échanges réguliers avec les expérimentateurs.
Ce projet de thèse permettra de développer des compétences larges en simulation des dispositifs électroniques. Le doctorant présentera ses résultats dans des conférences et revues internationales.

Laboratoire

Département Composants Silicium (LETI)
Service Caractérisation, Conception et Simulation
Laboratoire de Simulation et Modélisation
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