Speciális félvezetőeszközök szimulációja szukcesszív hálózatredukciós módszerrel

Hasonló dokumentumok
Az alábbiakban röviden összefoglaljuk, hogy a tudományos iskola milyen eredményeket ért el az OTKA projekt 5 vizsgált területén.

JÓVÁHAGYÁS. szervezet. Név Dr. Szakonyi Lajos KPI Oktatási Minisztérium

B/16. számú melléklet Önéletrajz sablon

Irányítási struktúrák összehasonlító vizsgálata. Tóth László Richárd. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola

Publikációs lista. Gódor Győző július 14. Cikk szerkesztett könyvben Külföldön megjelent idegen nyelvű folyóiratcikk...

VALÓS HULLÁMFRONT ELŐÁLLÍTÁSA A SZÁMÍTÓGÉPES ÉS A DIGITÁLIS HOLOGRÁFIÁBAN PhD tézisfüzet

Mikroelektromechanikai szerkezetek szilárdsági és megbízhatósági vizsgálata

Ph. D. értekezés tézisei

MAGASÉPÍTÉSI PROJEKT KOCÁZATAINAK VIZSGÁLATA SZAKMAI INTERJÚK TÜKRÉBEN 1 CSERPES IMRE 2

A KONVEKCIÓS ÚJRAÖMLESZTŐ KEMENCÉK

A KUTATÁS EREDMÉNYEI ZÁRÓJELENTÉS

Kémiai és bioipari adatrendszerek és folyamatok minőségellenőrzésének informatikai eszközei. Viczián Gergely

SZÉN NANOCSŐ KOMPOZITOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

Pannon Egyetem Vegyészmérnöki- és Anyagtudományok Doktori Iskola

GÉPI ÉS EMBERI POZICIONÁLÁSI, ÉRINTÉSI MŰVELETEK DINAMIKÁJA

Kvartó elrendezésű hengerállvány végeselemes modellezése a síkkifekvési hibák kimutatása érdekében. PhD értekezés tézisei

Tapintásérzékelés és. Analogikai Algoritmusok

Drótposta: ; ; Honlapom:

Baranyáné Dr. Ganzler Katalin Osztályvezető

Termikus kérdések az elektronikában: mérés, modellezés, speciális eszközök

Dinamikus programozás alapú szivattyú üzemvitel optimalizálási technikák (főként) kombinatorikus vízműhálózatokra

ENIAC SE2A ENIAC CAJAL

Free Viewpoint Television: új perspektíva a 3D videó továbbításban

OTKA nyilvántartási szám: T ZÁRÓJELENTÉS

Mérnök informatikus (BSc) alapszak levelező tagozat (BIL) / BSc in Engineering Information Technology (Part Time)

DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZAFNER GÁBOR

PUBLIKÁCIÓS ÉS ALKOTÁSI TEVÉKENYSÉG ÉRTÉKELÉSE, IDÉZETTSÉG Oktatói, kutatói munkakörök betöltéséhez, magasabb fokozatba történı kinevezéshez.

Autópálya forgalomszabályozás felhajtókorlátozás és változtatható sebességkorlátozás összehangolásával és fejlesztési lehetőségei

REGULARIZÁLT INVERZ KARAKTERISZTIKÁKKAL

Városi légszennyezettség vizsgálata térinformatikai és matematikai statisztikai módszerek alkalmazásával

Multicast és forgalomkötegelés többrétegû hálózatokban

AKTUÁTOR MODELLEK KIVÁLASZTÁSA ÉS OBJEKTÍV ÖSSZEHASONLÍTÁSA

Süle Zoltán publikációs listája

HU ISSN

Protoncserélő membrános hidrogén - levegő tüzelőanyag-cellák működési elve, szabályozása és alkalmazása

Távközlô hálózati folyamatok monitorozása

A HPLWR tanulmányozásához használt csatolt neutronfizikai-termohidraulikai programrendszer továbbfejlesztése

Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Kar Kerpely Antal Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola

Az Információs és kommunikációs technológiák a HORIZONT 2020-ban

Intelligens Induktív Érzékelők

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

Beszámoló OTKA T Nanoelektronikia kvantum-eszközök tér-idő dinamikájának szimulációja környezeti hatások figyelembevételével

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Hegesztési folyamatok és jelenségek véges-elemes modellezése

ICT ÉS BP RENDSZEREK HATÉKONY TELJESÍTMÉNY SZIMULÁCIÓJA DR. MUKA LÁSZLÓ

Főtitkári beszámoló és 2012-es pénzügyi terv

Mi is volt ez? és hogy is volt ez?

Tevékenység szemléletű tervezés magyarországi felsőoktatási intézmények pályázataiban

Publikációs lista. Dr. Molnárka-Miletics Edit Széchenyi István Egyetem Matematika és Számítástudományi Tanszék

MŰSZAKI TUDOMÁNY AZ ÉSZAK-ALFÖLDI RÉGIÓBAN 2010

A kumulatív hatás modellezése és számítógépes szimulációja végeselem módszer felhasználásával

10 kwp TELJESÍTMÉNY HÁLÓZATRA DOLGOZÓ FOTOVILLAMOS RENDSZER TELEPÍTÉSI HELYSZÍNÉNEK KIVÁLASZTÁSA

Adatfolyam alapú RACER tömbprocesszor és algoritmus implementációs módszerek valamint azok alkalmazásai parallel, heterogén számítási architektúrákra

és alkalmazások, MSc tézis, JATE TTK, Szeged, Témavezető: Dr. Hajnal Péter

Mechatronikai mérnöki alapképzési szak tanterve Érvényes a 2010/11. tanévtől

ÖNMETSZŐ CSAVARKÖTÉSEK FEJLESZTÉSE

Zárójelentés

VÉKONYLEMEZEK ELLENÁLLÁS-PONTKÖTÉSEINEK MINŐSÉGCENTRIKUS OPTIMALIZÁLÁSA

Sztentbordába integrált markerek előállítása lézersugaras mikromemunkálással. Nagy Péter 1,2

Épületek energetikai hatékonyságának növelése aktív hőszigeteléssel (ATI)

Kétdimenziós mesterséges festési eljárások. Hatások és alkalmazások

DR. LAKATOS ÁKOS PH.D PUBLIKÁCIÓS LISTÁJA B) TUDOMÁNYOS FOLYÓIRATBELI KÖZLEMÉNYEK

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

OTKA Zárójelentés Publikációk

OTKA ZÁRÓJELENTÉS Józsa Krisztián Kritériumorientált képességfejlesztés

TRIGLICERID ALAPÚ MOTORHAJTÓANYAGOK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA

P-gráf alapú workflow modellezés fuzzy kiterjesztéssel

A megerosítéses tanulás és a szimulált hutés kombinált használata: algoritmusok és alkalmazások

Meglévő acél keretszerkezetek határállapotainak vizsgálatai

SIM-02 Univerzális kardiológiai szimulátor

Szakmai önéletrajz Sikló Bernadett

Rezisztens keményítők minősítése és termékekben (kenyér, száraztészta) való alkalmazhatóságának vizsgálata

Mezőgazdasági betakarítási folyamatok szimulációja

Leica SmartRTK, az aktív ionoszféra kezelésének záloga (I. rész)

MŰSZAKI TUDOMÁNY AZ ÉSZAK-KELET MAGYARORSZÁGI RÉGIÓBAN 2012

Publikációk. Könyvek, könyvfejezetek:

(8) Globális stabilitásvesztéséhez tartozó kritikus erő/nyomaték analitikus meghatározása felületmodell

MEDDŐHÁNYÓK ÉS ZAGYTÁROZÓK KIHORDÁSI

KOCKÁZATKEZELÉS A REZGÉSDIAGNOSZTIKÁBAN TÖBBVÁLTOZÓS SZABÁLYOZÓ KÁRTYA SEGÍTSÉGÉVEL

DR. KOKOVAY ÁGNES. Személyes információk. Születési hely, idő: május 30. Várpalota. Képzettség

Szoftverminőségbiztosítás

Az elsõ beszámolási idõszakban elkészült feladatok és eredmények bemutatása

Élpont osztályozáson alapuló robusztus tekintetkövetés

MULTIMÉDIA ALAPÚ OKTATÁSI TECHNOLÓGIÁK GYAKORLATI ALKALMAZÁSÁNAK VIZSGÁLATA A KATONAI SZAKNYELVOKTATÁSBAN

A nagy teljesítõképességû vektorhajtások pontos paraméterszámításokat igényelnek

Földi lézerszkennelés mérnökgeodéziai célú alkalmazása PhD értekezés tézisei

Logisztikai mérnöki mesterszak (MSc), levelező tagozat (MLL) / MSc Programme in Logistics Engineering

Ipari hálózatok biztonságának speciális szempontjai és szabványai

Az intelligens áru koncepciójának és relevanciájának bemutatása, különös tekintettel a mobil ágensek alkalmazásának lehetőségére

Elektrotermikus mikrorendszerek modellezése és karakterizációja

VI. Magyar Földrajzi Konferencia

A TERMÉSZETES VÍZÁRAMLÁS ÉS A TERMÁLIS GYÓGYVIZEK HŐMÉRSÉKLETÉNEK KAPCSOLATA AZ ÉK ALFÖLD PORÓZUS ÜLEDÉKEIBEN

SAR AUTOFÓKUSZ ALGORITMUSOK VIZSGÁLATA ÉS GYAKORLATI ALKALMAZÁSA 2

Pécsi Tudományegyetem Közgazdaságtudományi Kar Regionális Politika és Gazdaságtan Doktori Iskola

Növekvı arzén adagokkal kezelt öntözıvíz hatása a paradicsom és a saláta növényi részenkénti arzén tartalmára és eloszlására

Logi-termikus szimuláció sztenderd tervező rendszerekben

IFFK 2015 Budapest, október A belvízi hajózási szimulátorok lehetőségei és korlátai. Hargitai L. Csaba, Dr.

Elektronikus dokumentációkezelés a minőségbiztosításban

Koordinátor szervezet neve: Élő Bolygó Kft. Projekt azonosítószáma: GVOP /3.0 JÓVÁHAGYÁS

Publikációs lista Szabó Szilárd

Átírás:

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamosmérnöki és Informatikai Kar Speciális félvezetőeszközök szimulációja szukcesszív hálózatredukciós módszerrel PhD értekezés tézisfüzete Készítette: Témavezető: Pohl László, okl. villamosmérnök Dr. Székely Vladimír, az MTA rendes tagja Elektronikus Eszközök Tanszéke Budapest, 2012.

Speciális félvezetőeszközök szimulációja szukcesszív hálózatredukciós módszerrel PhD értekezés tézisfüzete Pohl László, BME-EET, 2012.

A KUTATÁSOK ELŐZMÉNYE Téziseim a termikus és elektrosztatikus terek számítására a 90-es évek második felében kidolgozott és publikált [1]-[2], véges térfogat (FVM Final Volumes Method) [3] alapú szukcesszív hálózatredukciós (SUccessive Network REDuction SUNRED ) módszer továbbfejlesztésével és alkalmazásával foglalkoznak. A SUNRED algoritmus a véges térfogat modell 1 megoldására kidolgozott hatékony számítási eljárás, melynek elkészítését az tette szükségessé, hogy nem állt rendelkezésre kellően gyors, a mikroelektronika speciális termikus problémáihoz illeszkedő szimulátor a BME Elektronikus Eszközök Tanszékén. Az elektronikus eszközök melegedését általában a bennük folyó elektromos áram okozza. Ha a hő keletkezésének helye és mértéke ismert, és termikus vizsgálat a cél, akkor elegendő a termikus szimuláció. Sok esetben azonban az elektromos áramok útja, és így a disszipáció keletkezésének helye is csak elektromos szimulációval határozható meg kellő pontossággal. Az elektromos paraméterek hőmérsékletfüggése félvezetőeszközöknél jelentős, így az elektromos és termikus tér közötti csatolás kétirányú. A Joule-hő okozta disszipáció mellett a termoelektromos kereszteffektusok: a Seebeck- és a Peltier-Thomson-hatás [4] vizsgálata is fontos, melyek nem csak hasznos jelenségként fordulnak elő pl. termoelemekben vagy Peltierelemekben, hanem integrált áramkörökben vagy integrált mikrorendszerekben parazita jelenségként okozhatnak problémát [5]. A villamos energia drágulása és a környezettudatos szemléletmód terjedése következtében az elmúlt években a világítástechnikában is jelentős változások zajlottak le: az egy évszázadig uralkodó izzólámpákat lassan kiszorítják a lumineszcens fényforrások. Mára azonban már ezeknek is kihívója akadt a szilárdtest fényforrások képében. A pontszerű fényt adó szervetlen LED-ek mellett lassan kereskedelmi forgalomba kerülnek a 1 Az eredeti publikáció véges differencia modellt említ, a véges térfogat alapú levezetés azonban matematikailag indokoltabb. PhD értekezés tézisfüzete 3

nagyfelületű OLED lámpák is [6]. Az Elektronikus Eszközök Tanszékén Európai Uniós projekt [7] keretében ilyen eszközök homogén fényeloszlásával kapcsolatos vizsgálatokat végeztünk OLED minták mérésével és szimulációjával. A homogén fénykibocsátást az átlátszó elektróda céljára használt indium-ón-oxid nagy fajlagos ellenállása, valamint a fénykibocsátó polimer elektromos és fotometriai karakterisztikáinak hőmérsékletfüggése akadályozza. CÉLKITŰZÉSEK Kutatómunkám kezdetén a szukcesszív hálózatredukciós szimulátorral vizsgálható modell alakjára és peremfeltételeire számos megkötés vonatkozott: a vizsgált térfogat téglatest, melyet egy 2 n 2 n 2 m felbontású rács oszt elemi cellákra (m, n egész), a téglatest négy oldalán pedig kevesebb peremfeltétel-típusból választhatott a felhasználó, mint alul és felül. Ha a modellezni kívánt eszköz alakja nem illeszkedik jól egy téglatest belsejébe, akkor a térfogat jelentős részét semleges anyaggal, pl. levegővel kell kitölteni, és a számításokat, teljesen szükségtelenül, ezeken a térfogatrészeken is el kell végezni. A felesleges számítási munka csökkentése érdekében célul tűztem ki, hogy az eredeti szimulátor átalakításával lehetővé tegyem a szimulált térfogat több, téglatest alakú térrészre való bontását, és a térrészek összekapcsolásával a teljes megoldás számítását. PhD értekezés tézisfüzete 4

Modellek összekapcsolása (illusztráció, PC alaplap és videokártya) Célul tűztem ki egy, a szukcesszív hálózatredukciós módszeren alapuló teljesen új szimulátor elkészítését, amely mentes minden, az eredeti szimulátort jellemző, a modellezett térfogat alakjára és felbontására, valamint a peremfeltételek irány szerinti megkülönböztetésére vonatkozó kötöttségtől. A SUNRED módszer kétféleképpen kezeli a peremfeltételeket: beépíthetők a modell elemi celláiba, vagy megtarthatók a hálózatredukciós eljárás végéig. Megtartás esetén a modell összekapcsolható külső modellekkel, pl. IC tokok kompakt modelljével, de a számítás lassabb. Célul tűztem ki, hogy az új szimulátorban a felhasználó szabadon eldönthesse, mely peremcsomópontokat hagyja meg, és mely peremcsomópontokat integrálja a peremfeltételt megvalósító áramköri elemmel együtt az elemi cellába, ezáltal sebességben és bővíthetőségben is optimális modellt alkothasson 2. A nemlineáris, csatolt elektromos-termikus szimulációk a tisztán termikus szimulációknál nagyságrendekkel több számítást igényelnek, így a számítás nagy sebessége különösen fontos. Célom volt a szimulációt gyorsító módszerek összegyűjtése, elemzése és megvalósítása a SUNRED algoritmus részeként. Munkám legfontosabb célja volt, hogy a szukcesszív hálózatredukciós módszert alkalmassá tegyem félvezetőeszközökben lejátszódó elektrotermikus folyamatok szimulációjára. Először egy olyan szimulátor elkészítését tűztem ki célként, amely, a későbbi kiterjeszthetőség érdekében, tetszőleges dimenziójú vektorterek kezelésére alkalmas, és ennek speciális eseteként valósítja meg az elektrotermikus szimulációt, amelyet egy olyan kétdimenziós vektortérnek tekint, melynek egyik dimenziója a rezisztív elektromos skalártér, a másik pedig a termikus skalártér. Hatékonysági okokból a szimulátor egy olyan változatának elkészítése is célszerűnek tűnt, amely külön kezeli az elektromos és a termikus modellt, és a számítási eredményt szimulátorcsatolással, iteratív módon adja át a másik modellnek. A félveze- 2 Az eredeti eljárásban rögzítve volt, hogy mely peremcsomópontok épülnek be, és melyek maradnak meg. PhD értekezés tézisfüzete 5

tőeszközök elektromos-termikus csatolásának számításakor általában elegendő a Joule-hőt, valamint az anyagparaméterek hőmérséklet-függését figyelembe venni, azonban egyes esetekben a Seebeck-hatás ill. a Peltier- Thomson hatás is jelentős szerepet játszik a működésben, így ezek modellbe való beépítését is fontosnak tartottam. Az OLED-ek karakterisztikája hőmérsékletfüggő, célul tűztem ki az OLED-ek (általánosabban: a nemlineáris vékonyrétegek) hőmérsékletfüggő, elosztott modelljének kidolgozását és megvalósítását a SUNRED modellben. A modell helyességének vizsgálatát mérési eredményekkel, és más szimulátorral végzett szimulációk eredményeivel összehasonlítva kívántam elvégezni. A fény homogenitásának számításához az elektrotermikus szimulációra épülő radiometriai és fotometriai modell kidolgozását tűztem ki célul, melynek segítségével a szimulátor képes sugársűrűség és fénysűrűségtérképek számítására. Azt is figyelembe kívántam venni, hogy az elektrotermikus és a radiometriai modell között a csatolás kétirányú, mert a sugárzott teljesítmény nem melegíti az eszközt, így ez levonható a disszipált teljesítményből. Egy hibajelenség: a korábban jól működő eszköz felületén megjelenő sötét folt viselkedését a hőmegfutás jelenségével azonosítottam, és SUNRED szimuláció segítségével kívántam bizonyítani feltételezésemet. VIZSGÁLATI MÓDSZEREK A szimulátor program új változatainak elkészítéséhez a korábbi változatokban alkalmazott strukturált (funkcionális) felépítés helyett objektumorientált megoldást [8] választottam, amely áttekinthetővé teszi a nem szabályos elrendezésű heterogén alapcellák összekapcsolódásainak adminisztrálását, továbbá az egész programstruktúrát, és megkönnyíti a szimulátor későbbi bővítését. A moduláris felépítésnek köszönhetően a szimulációs mag leválasztható és más szimulátorokba építhető (megtörtént). PhD értekezés tézisfüzete 6

Az elektrotermikus SUNRED cellamodell kialakításához az elektrotermikus tér Onsager-egyenletéből [4] indultam ki. A levezetés során a [3]- ban megadott módon hoztam létre a differenciálegyenlet-rendszerből a FVM modellt. A FVM modellnek, az eredeti algoritmushoz [1] hasonlóan, koncentrált paraméterű hálózati modellt feleltettem meg. A modell helyességének ellenőrzéséhez analitikus számításokkal, más szimulátorral készült szimulációkkal, továbbá mérési eredményekkel hasonlítottam öszsze a SUNRED szimulációk eredményét. A nemlineáris vékonyrétegeket nulla vastagságú (kétdimenziós) rétegként modelleztem, mely modell akkor érvényes, ha a rétegben az oldalirányú áramok elhanyagolhatók. A réteg karakterisztikaegyenletét az elemi cellák oldalfelületére képeztem le, és nemlineáris ellenállásként modelleztem. Az eljárás helyességét diódaegyenlet és az OLED-ekre jellemző [9] hatványfüggvény karakterisztika alkalmazásával ellenőriztem. Az OLED modell validálását egyrészt különböző méretű, alakú és anyagú mintaeszközök méréssel és szimulációval kapott eredményeinek összehasonlításával, másrészt német kutatók cikkében [10] szereplő OLED eszköz SUNRED modelljének elkészítésével, és a cikkben közölt mérési eredmények és COMSOL szimulációs eredmények SUNRED szimulációs eredményekkel való összevetéssel végeztem. A cikkel való összehasonlíthatóság érdekében peremfeltételként megvalósítottam a természetes konvekció és a hőmérsékleti sugárzás [11]-[13]-ban szereplő modelljeit. Az OLED radiometriai és fotometriai SUNRED modelljét a nemlineáris vékonyréteg elektromos modelljéhez hasonlóan kaptam a [P.15]-ben megadott modellegyenletből. A modell helyességét a mért és szimulált eredmények összevetésével ellenőriztem. PhD értekezés tézisfüzete 7

ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK Téziseim a termikus és elektrosztatikus terek számítására a 90-es évek második felében kidolgozott és publikált, véges térfogat alapú szukcesszív hálózatredukciós (SUccessive Network REDuction SUNRED ) módszer továbbfejlesztésével és alkalmazásával foglalkoznak. 1. tézis Az eredeti szukcesszív hálózatredukciós módszert átdolgoztam, illetve kiegészítettem a hatékonyabb működés céljából. 1.1. Eljárást dolgoztam ki a szimulációs tartomány reguláris térrészekre (téglatest alakú hasábokra) bontására, és a teljes megoldás előállítására a szukcesszív hálózatredukciós módszer kiterjesztésével. Az eljárás a térrészek csatlakozó felületeire állít elő és old meg algebrai egyenletrendszert. Lineáris anyagparaméterek esetén a megoldás számítása egy lépésben történik, iterációt nem igényel. Az eljárás helyes működését célszoftverrel demonstráltam. [P.7], [P.8] 1.2. Kidolgoztam a szukcesszív hálózatredukciós módszer új, objektumalapú modelljét. Ezáltal lehetővé tettem, hogy a vizsgált térrész egyetlen téglatest helyett tetszőleges, a téglatest alakú elemi cellákból felépített modell legyen. Ez szükségtelenné teszi az eredeti eljárásban alkalmazott üres cellák használatát. Jelentősen csökkenti a modell celláinak számát és ezzel a megoldási időt. [P.2], [P.9], [P.17] 1.3. Módszert dolgoztam ki arra, hogy a vizsgált tér határain a peremfeltételek mindegyike a határoló cellákba beépíthető legyen. Ez jelentősen gyorsítja a számítást. Ugyanakkor lehetőséget biztosítottam arra, hogy minden egyes peremcsomópont meghagyásáról a felhasználó dönthessen. Ez lehetővé teszi egyéb külső modellekkel (pl. kompakt modellekkel) való összekapcsolást. A külső modellekkel való összekapcsolás nemlineáris modellek ill. anyagparaméterek esetén is használható. [P.2], [P.9] PhD értekezés tézisfüzete 8

1.4. A szukcesszív hálózatredukciós módszer esetén korábban nem alkalmazott eljárásokat kerestem a módszer számítási időigényének csökkentésére. Ennek során megvizsgáltam (i) a saját dinamikus memóriakezelő alrendszerrel, (ii) az adatok tárolási és olvasási sorrendjének megváltoztatásával, (iii) a Strassen-féle mátrixszorzás és invertálás módszerével,(iv) az algoritmusok párhuzamosított, többszálú változatával korszerű számítógépeken elérhető sebességnövekedés mértékét. Javaslatot tettem az eljárások optimális beállításaira, ezáltal lehetőséget biztosítottam nagy számításigényű szoftverek fejlesztői számára a megfelelő eljárások kiválasztására. Az új módszerek alkalmazásával, az 1.3. tézispontban leírt peremfeltétel-beépítést is alkalmazva, négymagos számítógépen, feladattól függően 9-74-szeres sebességnövekedést értem el az eredeti SUNRED programhoz képest. [P.2], [P.11] Az 1. tézishez kapcsolódó saját publikációk: [P.2], [P.7], [P.8], [P.9], [P.11], [P.17] 2. tézis A szukcesszív hálózatredukciós eljárást kiterjesztettem csatolt elektromostermikus problémák megoldására. 2.1. Az eredetileg skalárterek (termikus, elektrosztatikus) számítására kidolgozott SUNRED módszert alkalmassá tettem vektorterek kezelésére is. Elektrotermikus szimuláció esetén a vektortér álkétdimenziós: egyik dimenziója az elektromos tér, másik a termikus tér. Ez a megoldás lehetővé teszi, hogy a szukcesszív hálózatredukció más típusú, akár valódi vektortereken (áramlási tér, szerkezeti szimulációk) is alkalmazható legyen. [P.2], [P.6], [P.10], [P.12], [P.15] 2.2. Kidolgoztam az elektrotermikus tér Onsager egyenletein alapuló SUNRED elemi cella modellt. A modell, a hőmérsékletfüggő elektromos és hővezetésen, valamint hőkapacitáson túl tartalmazza a Joule-hő, a Seebeck- és a Peltier-Thomson-hatás modelljét is. PhD értekezés tézisfüzete 9

Állandósult állapotbeli és tranziens analízisre egyaránt lehetőséget biztosítottam. [P.1], [P.2], [P.6], [P.10], [P.12], [P.15] 2.3. Módszert dolgoztam ki nemlineáris vékonyrétegek (pl. félvezető pn átmenetek) kezelésére a szukcesszív hálózatredukciót alkalmazó algoritmusokban. Az eljárás a vékonyréteg (pl. méréssel meghatározott) karakterisztikaegyenletét képezi le a modell elemi celláira. Az eljárás akkor alkalmazható, ha a vékonyréteg kétdimenziósnak tekinthető, benne a réteg felületével párhuzamos irányú áram elhanyagolható. [P.3], [P.4], [P.14] A 2. tézishez kapcsolódó saját publikációk: [P.1], [P.2], [P.3], [P.4], [P.6], [P.10], [P.12], [P.14], [P.15] T P PT T N P PN N I ST I SW G et G tht W G ew (i,j,k) C G ee E W P PW G thw (i,j,k) C G the P PE E G eb I SE I SB G thb P T P d C th P PS S B S B P PB (a) (b) Az elektrotermikus tér 3D elemi SUNRED cellája (a) elektromos tér (b) termikus tér. 3. tézis Új módszereket dolgoztam ki világítási célú OLED-ek (Organikus LED-ek) termikus vizsgálata során felmerült egyes problémák szimulációval történő megoldására. 3.1. Alkalmaztam a szukcesszív hálózatredukciós módszert hatványfüggvénnyel leírható félvezető átmenetet tartalmazó OLED PhD értekezés tézisfüzete 10

elektrotermikus szimulációjára. Különböző méretű OLED minták mérési és szimulációs eredményeinek összehasonlításával validáltam az elektrotermikus szimuláció helyességét. [P.3], [P.4], [P.13], [P.14], [P.16] 3.2. Kiterjesztettem a szukcesszív hálózatredukciós módszert a sugárzott teljesítmény és a fényáram számításának lehetőségével félvezető átmenetek esetében, mely jellemzők a hőmérséklet és az átmeneten folyó áram függvényei. Az eszközök termikus viszonyainak pontosabb modellezését tettem lehetővé a sugárzott teljesítménynek a félvezető átmeneten eső, disszipált teljesítményből történő automatikus levonásával. [P.4], [P.5], [P.15] 3.3. Megállapítottam, és szimulációval is kimutattam, hogy az OLED-ek világító felületén működés közben megjelenő, sötét foltként tapasztalt, néhány perc alatt az eszköz teljes tönkremeneteléhez vezető hiba a hőmegfutás következménye. [P.5], [P.15], [P.16] A 3. tézishez kapcsolódó saját publikációk: [P.3], [P.4], [P.5], [P.13], [P.14], [P.15], [P.16] AZ EREDMÉNYEK HASZNOSÍTÁSA A disszertációban bemutatott szukcesszív hálózatredukciós eljárásra épülő szimulátort több lezárult ill. jelenleg is futó nemzetközi kutatóprojektben alkalmazták ill. alkalmazzák: Fast2Light EU Framework-7-es projekt [7], 2007-11: Szerves LEDek elektrotermikus és radiometriai szimulációja segítségével merev és hajlékony hordozón kialakított eszközök termikus viselkedésének vizsgálata, fényeloszlás homogenitásának vizsgálata, optimális söntölő vezetékezés tervezése az átlátszó rétegben. Partnerek pl.: Philips, Agfa. SE2A (Nanoelectronics for Safe, Fuel Efficient and Environment Friendly Automotive Solutions) ENIAC Joint Undertaking projekt PhD értekezés tézisfüzete 11

[14], 2009-12: járműiparban alkalmazott érzékelők, teljesítményáramkörök, nagyintegráltságú eszközök elektrotermikus szimulációja. Partnerek pl.: MTA MFA, Volvo Technology. JEMSIP_3D (Joint Equipment & Materials for System-in-Package and 3D Integration) ENIAC Joint Undertaking projekt [15], 2009-12: Összetett (több hőforrást tartalmazó) mikrorendszerek tokozásának vizsgálata, termikus kompaktmodellek kidolgozása több hőforrás esetére. Partnerek pl.: Infineon, Optronic. THERMINATOR (Modeling, Control and Management of Thermal Effects in Electronic Circuits of the Future) EU Framework-7-es projekt [16], 2010-12: Integrált áramkörök tervezése során használható logitermikus szimulátorban SUNRED modul végzi a termikus számításokat. Partnerek pl.: STMicroelectronics, Fraunhofer. A szimulátor algoritmusai jelenleg lehetővé teszik a termikus, stacionárius elektromos, elektrotermikus szimulációt lineáris és nemlineáris anyagparaméterek és modellegyenletek esetén, állandósult állapotban és tranziens módban, valamint lineáris esetben AC, Bode és időállandó analízis is végezhető. A THERMINATOR projektben alkalmazott változat ezen felül időben folyamatosan változó gerjesztés esetén képes a hőmérsékleteloszlás változását meghatározni a vizsgált struktúrában (pl. szilícium lapka). A szimulátor, moduláris felépítésénél fogva, további tértípusokkal, szimulációs módokkal bővíthető. Mindezek alkalmassá teszik, hogy a félvezetőeszközök, mikrorendszerek újabb típusainak kifejlesztése során termikus-elektrotermikus vizsgálatok céljára felhasználható legyen. A számítási eljárások gyorsítása kapcsán bemutatott vizsgálati eredmények nagy számításigényű tudományos szoftverek készítői számára hasznosíthatók a megfelelő algoritmus kiválasztásában. Az elektrotermikus cellamodell, nemlineáris vékonyrétegek elosztott elektromos és radiometriai modellje más szimulátorokban is felhasználható. A hőmegfutási hiba kapcsán bemutatott módszer segítségével félvezető struktúrákban vizsgálható a hőmegfutásra való érzékenység. PhD értekezés tézisfüzete 12

KÖZLEMÉNYEK A tézisekhez kapcsolódó publikációk Lektorált folyóiratcikk [P.1] [P.2] [P.3] [P.4] [P.5] Pohl László, MEMS elemek termikus és elektrosztatikus szimulációja a szukcesszív csomópont-redukció módszerével. HÍRADÁSTECHNIKA LVIII:(5) pp. 21-24. (2003) László Pohl, Zsolt Kohári, Vladimír Székely, Fast field solver for the simulation of large area OLEDs. MICROELECTRONICS JOURNAL 41:(9) pp. 566-573. Paper doi:10.1016/j.mejo.2009.12.007. (2010), IF: 0.787 László Pohl, Ernő Kollár, András Poppe, Zsolt Kohári, Nonlinear electro-thermal modeling and field-simulation of OLEDs for lighting applications I: Algorithmic fundamentals. MICROELECTRONICS JO- URNAL 43:(9) pp. 624-632, Paper doi:10.1016/j.mejo.2011.06.011. (2012) IF: [0.787**] Ernő Kollár, László Pohl, András Poppe, Zsolt Kohári, Nonlinear electro-thermal and light output modeling and simulation of OLEDs, Periodica Politechnica Electrical Engineering (közlésre elfogadva) Zsolt Kohári, Ernő Kollár, László Pohl, András Poppe, Nonlinear electro-thermal modeling and field-simulation of OLEDs for lighting applications II: Luminosity and failure analysis. MICROELECTRONICS JOURNAL (2012) IF: [0.787**] (In Press) Konferenciacikk folyóiratban [P.6] A. Poppe, L. Pohl, E. Kollár, Zs. Kohári, H. Lifka, C. Tanase. Methodology for thermal and electrical characterization of large area OLEDs. LED PROFESSIONAL REVIEW *:(13) pp. 15-20. (2009), Reprint of the paper (with same title) published at the 25th IEEE SEMI-THERM Symposium PhD értekezés tézisfüzete 13

Lektorált konferenciacikk [P.7] L Pohl, Algorithmic extensions of the SUNRED program. In: Proceedings of the 4th Electronic Circuits and Systems Conference (ECS'03). Bratislava, Szlovákia, 2003.09.11-2003.09.12. pp. 75-78. [P.8] L Pohl, V. Szekely, Developments on the SUNRED algorithm. In: Proc. THERMINIC'03. Aix-en-Provence, Franciaország, 2003.09.24-26. pp. 197-200. [P.9] L Pohl, V. Szekely, A more flexible realization of the SUNRED algorithm. In: Proc. THERMINIC'06. Nice, Franciaország, 2006.09.27-29. pp. 96-100. (ISBN: 2-916187-04-9) [P.10] László Pohl, Ernő Kollár, Zsolt Kohári, András Poppe, Electrothermal investigation of OLEDs. In: Proc. THERMINIC'08. Rome, Olaszország, 2008.09.24-26. pp. 225-240. (ISBN: 978-2-35500-008- 9) [P.11] László Pohl, Multithreading and Strassen s algorithms in SUNRED field solver. In: Proc. THERMINIC'08. Rome, Olaszország, 2008.09.24-26. pp. 137-141. (ISBN: 978-2-35500-008-9) [P.12] A. Poppe, L. Pohl, E. Kollár, Zs. Kohári, H. Lifka, C. Tanase, Methodology for thermal and electrical characterization of large area OLEDs. In: Proc. SEMI-THERM'09. San Jose, USA, 2009.03.15-19. pp. 38-44., ISBN: 978-142-443-663-7 [P.13] A. Poppe, L. Pohl, E. Kollár, Zs. Kohári, H. Lifka, C. Tanase, Thermal and electrical characterization of large area OLEDs. In: Book of abstracts of the CIE Light and Lighting Conference with special emphasis on LEDs and Solid State Lighting. Budapest, Magyarország, 2009.05.27-29. pp. 220-226. [P.14] László Pohl, Ernő Kollár, András Poppe, Nonlinear electro-thermal OLED model in SUNRED field simulator. In: Proc. THERMINIC'10. Barcelona, Spanyolország, 2010.10.06-08. pp. 149-153. Paper 21. (ISBN: 978-2-35500-012-6) [P.15] László Pohl, Ernő Kollár, Extension of the SUNRED algorithm for electro-thermal simulation and its application in failure analysis of PhD értekezés tézisfüzete 14

large area (organic) semiconductor devices. In: Proc. THERMINIC'11. Paris, Franciaország, 2011.09.2729. pp. 195-200. Paper 30. (ISBN: 978-2-35500-018-8) [P.16] Zsolt Kohári, László Pohl, András Poppe, How thermal environment affects OLEDs' operational characteristics?, In: Proc. SEMI- THERM'12. San Jose, USA, 2012.03.18-22. pp. 331-336.(ISBN: 978-1-4673-1109-0) [P.17] Gergely Nagy, László Pohl, András Timár, András Poppe, Yield enhancement by logi-thermal simulation based testing, In: Proc. THERMINIC'12. Budapest, 2012.09.25-27. pp. 196-199, Paper 42. A tézisekhez szorosan nem kapcsolódó publikációk [P.18] Kollár Ernő, Pohl László, Vízi Balázs, Többfunkciós termikus tesztáramkör. Tudományos Diákköri Konferencia dolgozat (1999) [P.19] A Poppe, G Farkas, M Rencz, Zs Benedek, L Pohl, V Székely, K Torki, S Mir, B Courtois, Design of a scalable multi-functional thermal test die with direct and boundary scan access for programmed excitation and measurement data acquisition. In: Proc. THERMINIC'00. Budapest, 2000.09.24-27. pp. 267-272. [P.20] Pohl László, Termikus tesztáramkör tervezése. In: Végzős konferencia. Budapest, Magyarország, 2000.04.26. BME Villamosmérnöki és Inf. Kar, pp. 14-19. [P.21] Poppe A, Farkas G, Rencz M, Benedek Zs, Pohl L, Székely V, Torki K, Mir S, Courtois B, Design Issues of a Multi-functional Intelligent Thermal Test Die. In: Proc. SEMI-THERM'01. San Jose, USA, 2001.03.20-22. pp. 50-57. (ISBN: 0-7803-6649-2) [P.22] V Székely, É Nikodémusz, L Pohl, M Rencz, New developments in thermal transient testing. In: Proc. MIXDES'01. Zakopane, Lengyelország, 2001.06.2123. pp. 265-270. (ISBN: 83-87202-98-3) [P.23] V Székely, M Rencz, L Pohl, Novelties in the theory and practice of thermal transient measurements. In: Proc. THERMINIC'01. Paris, Franciaország, 2001.09.2427. pp. 239-244. PhD értekezés tézisfüzete 15

[P.24] Pohl László, C labor jegyzet. A programozás alapjai 1. tárgy laborjához (Szoftver labor 1.) (ill. gyakorlatához) készült jegyzet, (BME - Műszaki Informatika Szak) (2005) [P.25] Pohl László, A programozás alapjai. A programozás alapjai 1. tárgyhoz tartozó elektronikus tankönyv, (BME - Mérnök-Informatikus Szak) (2010) HIVATKOZÁSOK [1] V. Székely, SUNRED a new thermal simulator and typical applications, 3rd THERMINIC Workshop, 21-23 September, Cannes, France, pp. 84-90 (1997) [2] A. Páhi, V. Székely, M. Rosenthal, M. Rencz, 3D extension of the SUNRED field solver, 4th THERMINIC Workshop, 27-29 September, Cannes, France, pp. 185-190 (1998) [3] Stoyan Gisbert, Takó Galina, Numerikus módszerek 3., Typotex Kft. (2008), ISBN: 978-963-754-677-8 [4] Ch. Goupil, Thermodynamics of Thermoelectricity, pp.275-292 in THERMODYNAMICS, Edited by Tadashi Mizutani, ntech, ISBN 978-953-307-544-0 [5] Szabó Péter Gábor, Elektrotermikus mikrorendszerek modellezése és karakterizációja, PhD értekezés, BME EET (2012) [6] Solid-State Lighting Research and Development: Manufacturing Roadmap, July 2011, http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/ssl_ma nuf-roadmap_july2011.pdf [2012.02.01.] [7] EU FW7 Fast2Light Project,. http://www.fast2light.org [2012.02.01.] [8] D. Bell, I. Morrey, J. Pugh, Programtervezés, Kiskapu, Budapest (2003), ISBN: 963-930-137-4 [9] Kollar; I. Zolomy, A. Poppe, Electro-thermal modeling of large-surface OLED, DTIP 2009, pp. 239-242 (2009) PhD értekezés tézisfüzete 16

[10] M. Slawinski, D. Bertram, M. Heuken, H. Kalisch, A. Vescan, Electrothermal characterization of large-area organic light-emitting diodes employing finite-element simulation, Organic Electronics, Vol. 12, I. 8 (2011), pp. 1399-1405. [11] S. Lee, and M. M. Yovanovich, Linearization Method for Buoyancy Induced Flow Over a Nonisothermal Vertical Plate, AIAA Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol.7, No.1, p158 (1993) [12] S. W. Churchill, Free Convection around Immersed Bodies, in D. B. Spalding, Heat exchanger design handbook: Heat exchanger theory, VDI-Verlag (1983), ISBN: 978-089-116-125-7 [13] Y. A. Cengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2nd edition, Mcgraw-Hill (2002), ISBN: 978-0072458930 [14] SE2A projekt, http://www.eniac-se2a.com/ [2012.05.06.] [15] JEMSIP_3D projekt, http://www.eniac-se2a.com/ [2012.05.06.] [16] THERMINATOR projekt, http://www.fp7-therminator.org/drupal/ [2012.05.06.] PhD értekezés tézisfüzete 17

PhD értekezés tézisfüzete 18

PhD értekezés tézisfüzete 19