Modélisation mathématique et simulation numérique pour des dispositifs nanoélectroniques innovants

In this PhD thesis, we are interested in the modeling and the simulation of innovative electronic nanodevices. First, we formally derive an effective mass model describing the quantum motion of electrons in ultra-scaled confined nanostructures. Numerical simulations aim at testing the relevance of the obtained model for a simplified (but already significant) device. The second part is devoted to non-ballistic transport in these confined nanostructures. We rigorously analyze a drift-diffusion model and afterwards we describe and implement a classical-quantum spatial coupling approach. In the last part, we model and simulate a spintronic nanodevice. More precisely, we study the magnetization switching of a ferromagnetic material driven by a spin-current.Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation et la simulation de dispositifs nanoélectroniques innovants. Premièrement, nous dérivons formellement un modèle avec masse effective pour décrire le transport quantique des électrons dans des nanostructures très fortement confinées. Des simulations numériques illustrent l'intérêt du modèle obtenu pour un dispositif simplifié mais déjà significatif. La deuxième partie est consacrée à l'étude du transport non ballistique dans ces mêmes structures confinées. Nous analysons rigoureusement un modèle de drift-diffusion et puis nous décrivons et implémentons une approche de couplage spatial classique-quantique. Enfin, nous modélisons et simulons un nanodispositif de spintronique. Plus précisement, nous étudions le renversement d'aimantation dans un matériau ferromagnétique multi-couches sous l'effet d'un courant de spin