TÜRKÇE
ENGLISH
Genel Bilgi
| Kod | FK594 |
| Ad | Monte Carlo Simulation of Semiconductor Devices |
| Dönem | 2023-2024 Eğitim-Öğretim Yılı |
| Yarıyıl | . Yarıyıl |
| Süre (T+U) | 3-0 (T-U) (17 Hafta) |
| AKTS | 6 AKTS |
| Yerel Kredi | 3 Yerel Kredi |
| Eğitim Dil | Türkçe |
| Seviye | Doktora Dersi |
| Tür | Normal |
| Öğretim Şekli | Yüz Yüze Öğretim |
| Bilgi Paketi Koordinatörü | Prof. Dr. METİN ÖZDEMİR |
Dersin Amacı / Hedefi
Kristal içinde hareket eden elektronların saçılma mekanizmalarının hesaplanmasını işlemek. Rasgele sayı üretimi ve Monte Carlo yöntemleri üzerine kısa bilgi verilmesi. Saçılma oranlarının Monte Carlo yöntemine uyarlanarak yarıiletkenlerdeki elektron taşınımının incelenmesi.
Dersin İçeriği
Pertürbasyon teorisi, Fermi nin altın kuralı; Üç boyutta kristallerde elektron saçılma oranlarının hesaplanması: akustik, optik, iyonik saçılmalar; İki boyutta iki boyutlu elektron gazı için saçılma oranlarının hesaplanması; Rasgele sayılar ve elde edilmesi, test edilmesi; Saçılma oranlarının MC yöntemlerine uyarlanması; Çeşitli yarıiletkenlerde elektron taşınım hesaplarının yapılması.
Dersin Ön Koşulu
yok
Kaynaklar
Numerical Simulation of Submicron Semiconductor Devices, Kazutaka Tomizawa, Artech House Materials Science Library
Notlar
Derste dağıtılan bilgisayar programları.
Dersin Öğrenme Çıktıları
| Sıra | Dersin Öğrenme Çıktıları |
|---|---|
| ÖÇ01 | Zamana bağlı pertürbasyon teorisini kavrar. |
| ÖÇ02 | Ferminin altın kuralını kullanır. |
| ÖÇ03 | Akustik ve optik fononların dağınım fonksiyonlarını anlar ve kullanır. |
| ÖÇ04 | Yarıiletkenlerde iki ve üç boyutta durum yoğunluğunun nasıl elde edildiğini kavrar. |
| ÖÇ05 | Yarıiletkenlerde enerji bant yapıları hakkında bilgi sahibi olur.. |
| ÖÇ06 | Üç boyutta akustik ve optik fononlardan saçılma oranlarının nasıl hesaplanacağını anlar. |
| ÖÇ07 | Üç boyutta iyonlardan kaynaklanan saçılma oranlarının nasıl hesaplanacağını kavrar. |
| ÖÇ08 | İki boyutta akustik, optik fonon ve uzak iyonlardan saçılma oranlarının nasıl hesaplanacağını kavrar. |
| ÖÇ09 | Rasgele sayıları ve bunların Monte Carlo yöntemleri ile ilişkisini anlar. |
| ÖÇ10 | Saçılma oranlarının Monte Carlo yöntemlerine nasıl uygulanacağını kavrar. |
| ÖÇ11 | Yarıiletken içinde hareket eden elektronlar için yarı klasik hareket denklemlerini bilir, bunların MC yöntemlerine nasıl uygulanacağını kavrar. |
| ÖÇ12 | Elektronların yarıiletken içindeki hareketini simüle etmek üzere yazılacak program akış şemalarını çizer, program yapar, derler ve çalıştırır. |
| ÖÇ13 | Yarıiletken aygıt simülasyonunun nasıl yapılacağını kavrar. |
Program Öğrenme Çıktıları ile İlişkisi
| Sıra | Tür | Program Öğrenme Çıktıları | Duzey |
|---|---|---|---|
| PÖÇ01 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Yüksek lisans yeterliliklerine dayalı olarak alanındaki güncel ve ileri düzeydeki bilgileri özgün düşünce ve/veya araştırma ile uzmanlık düzeyinde geliştirir, derinleştirir ve alanına yenilik getirecek özgün tanımlara ulaşır. | |
| PÖÇ02 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Alanındaki çalışmalarda yararlanılan ekipmanları kullanabilir. | |
| PÖÇ03 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Çeşitli fiziksel niceliklerin deneysel ölçüm yöntemlerini seçer ve aletleri duyarlılık sınırlarına uygun olarak kullanır. | |
| PÖÇ04 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Deney ve gözlem sonuçlarını yorumlar. | 3 |
| PÖÇ05 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Doktora yeterlik sınavı hazırlık çalışması süresince elde edilen kaynaklardan sonuçlar çıkarabilir. | 3 |
| PÖÇ06 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Alanı ile ilgili edinilen bilgileri yazılı ve sözlü olarak yorumlayabilir. | 3 |
| PÖÇ07 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fizikte matematiksel yöntemleri kullanır. | 3 |
| PÖÇ08 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Bilimsel araştırmanın mantığı hakkında bilgi sahibi olur. | 3 |
| PÖÇ09 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fizik alanında edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri kullanır. | 3 |
| PÖÇ10 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fizik alanı ile ilgili çalışmalarda araştırma yöntemlerini kullanabilmede üst düzey beceriler kazanmış olur. | 5 |
| PÖÇ11 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Bilime yenilik getiren bir bilimsel yöntem geliştirir. | 2 |
| PÖÇ12 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Yeni ve karmaşık düşüncelerin eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapar. | 3 |
| PÖÇ13 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fiziğe ilişkin özel bir konuda bağımsız araştırma gerçekleştirebilir. | 3 |
| PÖÇ14 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Özgün ve disiplinlerarası sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik yapabilir. | 3 |
| PÖÇ15 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fizik alanındaki gelişmeleri izler ve kendini sürekli olarak yeniler. | 3 |
| PÖÇ16 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fizik kuramlarının öngörülerini hesaplayabilir ve deneysel sonuçlarla karşılaştırabilir. | 4 |
| PÖÇ17 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fizik alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrar. | 2 |
| PÖÇ18 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fizik alanındaki problemlere ilişkin kendi fikirlerini ve önerilerini, nicel ve nitel veriler ile destekleyerek fizik alanındaki ve alan dışındaki gruplarla paylaşır. | 2 |
| PÖÇ19 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Fiziksel problemlere ilişkin özgün çözüm yolları geliştirebilir. | 4 |
| PÖÇ20 | Bilgi - Kuramsal, Olgusal | Bir bilimsel makale hazırlayabilir ve uluslararası hakemli dergilerde alanı ile ilgili bilimsel makale yayımlayabilir. | 3 |
Haftalık Akış
| Hafta | Konu | Ön Hazırlık | Yöntemler |
|---|---|---|---|
| 1 | Yarıiletken bant yapılarının, fononların dağınım fonksiyonlarının genel bir tekrarı | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap, Tartışma |
| 2 | Zamana bağlı pertürbasyon teorisi | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap |
| 3 | Ferminin altın kuralı, saçılma oranları | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap |
| 4 | Safsızlık saçılması, üç boyut | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap |
| 5 | Fonon saçılması | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap |
| 6 | Fonon saçılması (devam) | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Alıştırma ve Uygulama, Bireysel Çalışma |
| 7 | İki boyutta saçılma oranları | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Bireysel Çalışma, Problem Çözme |
| 8 | Ara Sınav | ara sınavı | Ölçme Yöntemleri: Yazılı Sınav |
| 9 | İki boyutta saçılmalar (devam) | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap, Alıştırma ve Uygulama |
| 10 | Saçılma oranları ile Monte Carlo yöntemlerinin ilişkisi | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap |
| 11 | Yarı klasik elektron hareket denklemleri, MC yöntemleri | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap, Alıştırma ve Uygulama |
| 12 | Silisyum içindeki elektron hareketinin simülasyonu | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Deney / Laboratuvar, Bireysel Çalışma |
| 13 | GaAs içindeki elektron hareketinin simülasyonu | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap, Deney / Laboratuvar, Bireysel Çalışma |
| 14 | Diyot simülasyonu | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap, Deney / Laboratuvar, Bireysel Çalışma |
| 15 | İki boyutlu elektron gazı simülasyonu | Kitapta ilgili bölüm çalışılsın | Öğretim Yöntemleri: Anlatım, Soru-Cevap, Deney / Laboratuvar, Bireysel Çalışma |
| 16 | Yarıyıl Sonu Sınavları | Ölçme Yöntemleri: Yazılı Sınav |
|
| 17 | Yarıyıl Sonu Sınavları | Ölçme Yöntemleri: Yazılı Sınav |
Öğrenci İş Yükü - AKTS
| Çalışmalar | Sayısı | Süresi (Saat) | İş Yükü (Saat) |
|---|---|---|---|
| Ders ile İlgili Çalışmalar | |||
| Ders (Sınav haftaları dahil değildir) | 14 | 3 | 42 |
| Sınıf Dışı Ders Çalışma (Ön çalışma, pekiştirme) | 14 | 5 | 70 |
| Değerlendirmeler ile İlgili Çalışmalar | |||
| Ödev, Proje, Diğer | 0 | 0 | 0 |
| Ara Sınavlar (Yazılı, Sözlü, vs.) | 1 | 15 | 15 |
| Yarıyıl/Yıl Sonu/Final Sınavı | 1 | 30 | 30 |
| Toplam İş Yükü (Saat) | 157 | ||
| Toplam İş Yükü / 25 (s) | 6,28 | ||
| AKTS | 6 AKTS | ||