该论文工作旨在在器件模拟程序(PISCES-Ⅱ)中引入新的线性方程求解方法以及High-k材料MOS器件的隧穿电流等器件特性模拟.主要包括两方面内容:器件模拟中的数值计算方法研究和High-k材料MOS器件的隧穿电流模拟.在半导体器件模拟程序中,需要求解线性方程组.传统的器件模拟软件在求解线性方程组时使用的是直接法,如LU分解法.直接法在矩阵规模较大时逐渐暴露出对存储空间要求过大,从而导致运算速度的下降等缺点.而采用迭代算法,如广义极小残余(GMRES)算法等,在处理大规模稀疏矩阵时对存储空间要求较小,有效地解决了存储空间不足的问题,并能显著地提高运算速度.迭代算法有望成为新一代器件模拟软件的主流数值计算方法.在PISCES-Ⅱ中,使用GMRES算法等迭代算法重新编写了线性方程求解程序.并通过运行表明,迭代算法在器件模拟中能够求解计算过程保证很好的收敛性和精确度,程序运行速度明显提高.该文在二维器件模拟软件PISCES-Ⅱ中添加了模拟以high-k材料为栅绝缘层的MOS器件模型,并对SiI<,2>和high-k材料的MOS晶体管器件特性进行了模拟比较,high-k材料的模拟结果与文献报道的实验数据吻合,成功地验证了所加high-k材料MOS器件模型的正确性.改进后的PISCES-Ⅱ程序,可以方便地对以各种常见high-k材料为栅绝缘层的器件性能进行模拟.隧穿电流模拟结果显示,使用High-k材料能够有效地抑制隧穿电流的产生.同时,二维分析指出,源漏扩展区(SDE)的隧穿电流占据了隧穿电流的主要部分.如何抑制SDE隧穿电流,是减小隧穿电流的关键问题.