單電子電路和單電子晶體管與MOSFET混合電路的設(shè)計(jì)及模擬.pdf

1、本論文首先概述了單電子器件的理論背景、納米隧道結(jié)的隧穿機(jī)制和隧穿率；描述了一些典型的新型單電子邏輯電路，如單電子神經(jīng)元電路，單電子擇多邏輯電路，異步單電子數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)原理。然后論述了本文作者在SJTU—MCSEDCSP1.0（上海交通大學(xué)蒙特卡羅法單電子器件和電路模擬程序1.0）基礎(chǔ)上研究與開(kāi)發(fā)的上海交通大學(xué)蒙特卡羅法單電子器件和電路模擬程序2.0（SJTU—MCSEDCSP2.0）。與1.0版本相比，SJTU—MCSEDCSP2

2、.0添加了電容計(jì)算模塊，使研究人員能直接計(jì)算電容，改進(jìn)了內(nèi)存管理算法，大大提高了可計(jì)算電路的規(guī)模。利用該程序，對(duì)兩個(gè)實(shí)例進(jìn)行了模擬。第一個(gè)實(shí)例利用電容計(jì)算模塊研究了球狀電容系統(tǒng)的電容計(jì)算，并與經(jīng)典計(jì)算公式進(jìn)行了對(duì)比。第二個(gè)實(shí)例模擬了9X9二維陣列的直流瞬態(tài)特性。隨后論述了本文作者在SJTU—SE—SPICE1.0（上海交通大學(xué)單電子和通用電路混合模擬程序1.0）基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的上海交通大學(xué)單電子和通用電路混合模擬程序2.0（SJTU—SE—

3、SPICE2.0）。與1.0版本相比，SJTU—SE—SPICE2.0對(duì)程序結(jié)構(gòu)作了較大的修改，將原來(lái)包含在MOS器件內(nèi)部的單電子器件分離出來(lái)，作為一個(gè)與MOS器件模塊并列的獨(dú)立的器件模塊。對(duì)SJTU—SE—SPICE2.0中的單電子晶體管（SET）模型作了詳細(xì)的描述，并討論了如何將SET模型作為一個(gè)獨(dú)立的器件模塊添加到SPICE中去。最后，研究了兩個(gè)實(shí)例：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單電子數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路和混合SET—CMOS數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)/