器件模型、模拟是工艺和设计之间的桥梁 桥梁 半导体工艺 IC设计 评估/设计 纳米尺度下、新材料、新结构半导体器件 高效率 集约模型 准确

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1 器件模型、模拟是工艺和设计之间的桥梁 桥梁 半导体工艺 IC设计 评估/设计 纳米尺度下、新材料、新结构半导体器件 高效率 集约模型 准确
网格 杂质分布 2D/3D PDE 方法 DD 模型 HD 模型 Monte Carlo 方法 边界条件 准确 评估/设计 纳米尺度下、新材料、新结构半导体器件 器件模型、模拟必须适应纳米尺度CMOS器件的发展，成为新器件、结构设计的基础和工具。

2 Transistor Scaling and Research Roadmap
沟道尺度小于50nm 新材料、新结构广泛采用

3 器件模型、模拟的需求 器件模型、模拟必须能够适于器件缩小的设计、工艺优化，准确描述当代器件的特性并预言未来的局限性。 栅介质与栅电极 应力
接触电阻 杂质涨落 CMOS缩小（量子效应） 纳米尺度下载流子的输运 新器件 3维模型、模拟 RF 热载流子 泄漏电流 ITRS MODELING AND SIMULATION

4 半导体器件模型、模拟与尺度的关系 经典的DD模型 半经典的HD模型 MC方法 量子玻尔兹曼方程 NEGF
量子效应：能级分离、载流子空间局限效应、隧穿效应等 载流子在强电场下的非稳态输运 半导体材料中的细致能带结构 载流子的准弹道输运 经典的DD模型 半经典的HD模型 MC方法 量子玻尔兹曼方程 NEGF

5 “自上而下” 及“自下而上”

6 计算机的能耗对芯片的影响越来越大，能耗制约着芯片集成度 但只要把所有的不可逆门操作改造为可逆操作，就可以实现无能耗的计算
量子计算机 计算机的能耗对芯片的影响越来越大，能耗制约着芯片集成度 但只要把所有的不可逆门操作改造为可逆操作，就可以实现无能耗的计算

7 可以证明：所有经典不可逆计算机都可以改造成可逆计算机，而不影响计算能力。在量子力学中，可逆操作可以使用一个幺正矩阵来表示。Argonne国家实验室的Paul Benioff最早使用量子力学来描述可逆计算机。在量子可逆计算机中，使用一个二能级的量子体系来表示一位，这个量子体系处在量子态0和1上。

8 Quantum computer device

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14 单电荷隧穿 基本条件： 1。系统必须有导电的岛（单 个隧道结除外），仅经隧道 势垒与其它金属区连接，隧道 势垒的隧穿电阻必须远大于
量子电阻25.8K。 2。岛必须足够小和温度足够低

15 库仑阻塞(Coulomb Blockade)
•在纳米体系中，由于能级分立和势垒分割，当有电流流通时，在一定的条件下会产生电流中断现象 •如果每次隧穿的是单个电子，库仑阻塞的阈值电压是e/2C。（C为电容）

16 应用 室温下工作SET预计至少可以三方面应用： 1。对极微弱电流的测量和制成超高灵敏度的静电计；
2。存储器存储量1000倍以上以及超高速微功耗等； 3。高灵敏红外探测。

17 信息产业 纳米结构器 件纳米加工 共振隧 穿器件 自旋电 子器件 单电子 器件 过滤器 截止器 谐振器 光电子 微电容 器件 微电极
量子点和分子电子器件 巨磁电 阻器件 磁电子 器件

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19 Nano-transistor （纳米晶体管）

20 Nanotube field-effect transistor
Transistors are the basic building blocks of integrated circuits. To use nanotubes in future circuits it is essential to be able to make transistors from them. We have successfully fabricated and tested nanotube transistors using individual multi-wall or single-wall nanotubes as the channel of a field-effect transistor .