Abstract
The current-voltage characteristics of Silicon(Si), Germanum(Ge), and hetero tunnel field-effect transistors(TFETs) with source-overlapped gate structure was investigated using TCAD simulations in terms of tunneling. A Si-TFET with gate oxide material $SiO_2$ showed the hump effects in which line and point tunneling appear simultaneously, but one with gate oxide material $HfO_2$ showed only the line tunneling due to decreasing threshold voltage and it shows better performance than one with gate oxide material $SiO_2$. Tunneling mechanism of Ge and hetero-TFETs with gate oxide material of both $SiO_2$ and $HfO_2$ are dominated by point tunneling, and showed higher leakage currents, and Si-TFET shows better performance than Ge and hetero-TFETs in terms of SS. These simulation results of Si, Ge, and hetero-TFETs with source-overlapped gate structure can give the guideline for optimal TFET structures with non-silicon channel materials.
TCAD 시뮬레이션을 이용하여 소스 영역으로 오버랩된(Overlapped) 게이트를 가진 실리콘(Si), 게르마늄(Ge)과 실리콘-게르마늄(Si-Ge) Hetero 터널 전계효과 트랜지스터(Tunnel Field-Effect Transistor; TFET)의 터널링 전류 특성을 분석하였다. $SiO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 포인트와 라인 터널링이 모두 나타나서 험프(Hump) 현상이 나타난다. Ge-TFET는 구동전류가 Si-TFET보다 높으나 누설전류가 높고 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. Hetero-TFET의 경우에 구동전류가 높게 나타나고 누설전류는 나타나지 않았으나 포인트 터널링이 지배적으로 나타난다. $HfO_2$를 산화막으로 사용한 Si-TFET의 경우에 라인 터널링의 문턱전압(threshold voltage)이 감소하여 라인 터널링만 나타난다. Ge과 Hetero-TFET의 경우에 포인트 터널링의 문턱전압이 감소하여 포인트 터널링에 의해 동작되며 Ge-TFET는 누설전류가 증가하였고, Hetero-TFET에서 Hump가 나타난다.