纳米尺度晶体管已经由传统的平面结构发展到了非平面结构，新沟道材料也被广泛的研究。应力工程仍是调节器件性能的重要技术手段。在受到不同应力源影响的同时，器件本身的量子效应也会影响非平面器件中载流子的输运特性。应力和量子效应的共同作用是纳米尺度器件中载流子输运的特征。　　本文针对纳米尺度非平面场效应晶体管建立了一系列的模拟方法，并开发了基于二维泊松-薛定谔自洽求解的非平面器件静电特性的程序，包含声子散射和表面粗糙散射的准弹道电流特性模拟程序，工艺致应变的分析程序和包含应变影响的能带结构计算程序。在此基础上研究了环栅锗纳米线和三栅GOI晶体管中由于栅叠层引起的应变分布、应变作用下的价带结构和量子化的空穴浓度分布，以及应变和表面粗糙散射对器件准弹道输运特性的影响。　　本文的创新工作主要由以下几点:　　1.开发了基于二维泊松-薛定谔方程自洽求解的非平面器件静电特性的程序。该模拟器计入了二维量子效应对非平面晶体管静电特性的影响。适用于单栅、双栅、三栅和环栅等多栅器件，能够分析应变对量子化载流子浓度分布和电势能分布的影响。　　2.开发了基于准弹道输运模型的电流特性模拟工具。该工具可以计算非平面器件中的载流子迁移率和准弹道电流特性，包含了声学声子散射、光学声子散射和表面粗糙散射三种散射机制，并可通过能带结构计入应变的影响。　　3.基于有限元方法和连续弹性介质模型，建立了适用于不同结构、不同应力源的应变分布计算模型。使用该模型，可以计算由应力工程引入的工艺致应变分布，适用于不同衬底上具有矩形、圆形以及非规则截面的非平面器件。　　4.发展了适用于不同结构非平面晶体管的能带计算工具。该工具基于k·p模型，适用于不同衬底上、不同截面的单栅、双栅、三栅和环栅体/SOI器件，且能够计入应变的影响。　　5.借助上述工具，以环栅锗纳米线和三栅GOI晶体管为例，研究了氧化铪和外加应力引起的应变分布，以及应变对器件价带结构、量子化载流子分布和器件准弹道输运电流特性的影响。