Die enorm hohen Kosten zur Fertigung mikroelektronischer Schaltkreise erfordern im Entwurfszyklus umfangreiche Simulationen, um Fehler frühzeitig zu erkennen, parasitäre Effekte der kleinen Strukturgrößen abzuschätzen und das Design darauf abzustimmen. Simulationsprogramme wie z.B. SPICE erlauben die Simulation von Schaltungen mit tausenden Transistoren auf elektrischer Ebene. Jedoch benötigt das Simulationsprogramm zur Beschreibung der einzelnen Bauelemente kompakte Modellgleichungen, die eine möglichst realitätsnahe Berechnung der Klemmenströme und –spannungen ermöglichen. Diese sogenannten Kompaktmodelle stellen die zentrale, numerisch effiziente Beschreibung des elektrischen Verhaltens einzelner Bauelemente dar. Erst mit ihnen wird die Simulation komplexer integrierter Systeme möglich.

Am Anfang der Entwicklung eines Kompaktmodells steht zunächst die umfassende Analyse des physikalischen Verhaltens einzelner Bauelementstrukturen. Diese erfolgt mit Hilfe numerischer Simulationen nach der Finite-Elemente-Methode. Darauf aufbauend werden die Effekte identifiziert, welche das elektrische Bauelementverhalten dominieren. Durch Vereinfachung der physikalischen Grundgleichungen wird ein kompaktes Gleichungspaket entwickelt. Kooperationen mit Technologiezentren liefern als Referenz Messdaten an Nanostruktur-Transistoren, welche dort experimentell gefertigt werden. Eine Implementierung in der Hardwarebeschreibungssprache Verilog-A erlaubt die Einbindung der Modellpakete in Standardtools zur Netzwerksimulation.

Die AG Nanoelektronik/Bauelementmodellierung beschäftigt sich mit der Entwicklung von Kompaktmodellen zur Beschreibung neuartiger nanoelektronischer Bauelemente, die für zukünftige Technologiegenerationen schon heute angedacht sind. Schwerpunkte sind bspw. die Modellbildung von Multiple-Gate und Junctionless-Transistorstrukturen oder Tunnel-Feldeffekttransistoren. Weiterhin ist das Labor Organische Elektronik in die Arbeitsgruppe integriert, wodurch die Forschungstätigkeiten in die Modellbildung organischer Dünnfilmtransistoren (OTFT) ausgedehnt wurden.