본 연구에서는 FinFET에서 문턱전압이하 전류 및 단채널효과를 해석하기 위하여 필수적인 포텐셜분포를 구하기 위하여 3차원 포아송방정식을 이용하고자 한다. 특히 계산시간을 단축시키고 파라미터의 관련성을 이해하기 쉽도록 해석학적 모델을 제시하고자 한다. 이 모델의 정확성을 증명하기 위하여 3차원 수치해석학적 모델과 비교되었으며 소자의 크기파라미터에 따른 변화에 대하여 설명하였다. 특히 채널 도핑여부에 따라 FinFET의 채널 포텐셜을 구하여 향후 문턱전압이하 전류 해석 및 문턱 전압 계산에 이용할 수 있도록 모델을 개발하였다.
본 논문에서는 액정 셀에서 전압에 따른 액정 거동을 수치 해석적으로 계산하는 방법과 그 적용 예를 보고한다. 액정 거동을 해석하기 위해 복잡한 구조에 적용이 용이한, 3차원 유한요소법을 사용하여 액정 셀 내부의 전압 분포를 계산하였다. 액정 셀 내부에 대한 자유에너지 밀도를 고려하였으며, 에릭슨-레슬리(Ericksen-Leslie) 방정식과 라플라스(Laplace) 방정식을 해석함으로서 액정 셀의 스위칭 특성을 계산하였다. 액정 방향자 분포를 이용하여 액정 셀의 광투과 특성을 Berreman's 4$\times$4 방법으로 계산하였고, 문턱 전압과 응답 속도를 확인하였다.
이온빔 소스는 반도체 및 디스플레이 공정에 있어, 표면 에칭 및 증착 등 여러 응용 분야에 활발히 이용되고 있다. 본 연구에 사용된 원형 이온빔 소스는 선형 이온빔 소스의 가장자리에서의 특성 분석을 위해 제작되었으며, 높은 직류전압과 자기장 공간에서 플라즈마를 방전시키고 발생된 이온들을 가속시켜 높은 에너지의 이온빔을 발생시킨다. 이온빔 특성 분석을 위해 전위지연 탐침과 패러데이 탐침을 개발하였다. 전위지연 탐침은 격자판에 전압을 인가하여 선택적으로 이온을 수집하고, 이온의 에너지분포함수를 측정한다. 패러데이 탐침은 이온 수집기와 가드링으로 구성되어 수집기 표면에 일정한 플라즈마 쉬스를 형성하여 정확한 이온전류밀도를 측정한다. 본 연구에서는, 아르곤 기체를 이용하여 기체유량(8~12 sccm) 및 방전전압(1~2 kV)에 따라 방전전류 16~54 mA, 소모전력 16~108 mW의 특성을 보였다. 운전압력은 0.4~0.54 mTorr이며, 이온소스로부터 18 cm 거리에서 이온전류밀도와 이온에너지분포를 측정하였다. 또한, 중공음극선을 이용하여 인위적으로 전자를 이온 소스에서 발생된 플라즈마에 공급하고 이온빔 및 플라즈마의 특성 변화를 위 시스템에서 분석하였다.
이온 주입된 소형 MOSFET소자에 대한 해석적 문턱 전압 모델이 유도되었다. 일정한 도우핑 농도를 갖는 MOSFET에 적용되는 Yau 모델을 implanted channel구조와 bird's beat구조의 MOSFET에 대하여 적합한 형태로 수정하여 short channel 현상과 narrow width 현상을 정량적으로 설명하였다. Channel영역의 불순물 분포를 SUPREM 결과에서 2-step profile로 근사시켜 문턱 전압의 short channel model을 제안하였다. Weighting factor를 사용하여 bird's beat 영역의 불순물 분포를 고려함으로써 narrow width 현상을 성공적으로 설명하였다.
본 논문에서는 써지(Surge) 또는 사고에 의해 변압기에 충격전압이 인가되었을 때 권선에 유입되는 돌입전류를 계산하는 알고리즘을 제시하였다. 권선간의 정전용량을 3차원 유한요소법을 이용하여 계산하고 이것을 변압기의 회로에 포함시켰다. 그리고 변압기의 자기적인 특성과 변압기의 회로를 결합한 축대칭 3차원 유한요소법을 이용하여 변압기의 과도 특성을 해석하였다. 제시한 알고리즘을 이상 전압이 인가된 변압기에 적용하여 변압기 내부의 자장분포와 권선간의 전압 및 전류를 계산하였다. 예제를 통한 변압기의 해석 결과는 사고여부를 판단할 수 있는 자료가 될 수 있음을 알 수 있었다. 또한 자장분포의 시간에 따른 변화 즉 물리적 개념의 파악이 쉬워졌으며 각 권선, 권선간, 전 전류 및 부하전류 파형의 시간변화를 알 수 있었다.
영벡터로 V(000)이 적용된 종전의 2상 RCD-PWM(Random Centered Distribution PWM)은 변조지수 M이 1에 가까울수록, 모터 전압 및 전류 스펙트럼의 광대역화 효과가 증가되지 않는 단점이 있다. 본 연구에서는 M에 따라서 영벡터를 선택하는 2상 MZRCD(Multi-Zero Vectors RCD)기법을 제안하였다. 2상 MZRCD기법은 M이 0.7보다 크게되면 영벡터로 V(111)을 선택하고, 작은 경우에는 V(000)을 선택하여, M의 전 영역에 걸쳐서 스펙트럼의 광대역화를 이룰 수 있는 방법이다. 본 연구의 타당성을 입증하기 위하여 Matlab simulink에 의하여 시뮬레이션을 수행하였다. M의 변화에 따른 모터 전압 및 전류의 스펙트럼을 검토하였으며, M과 무관하게 모터 전압 및 전류 스펙트럼이 광대역으로 선형화된 분포를 얻을 수 있었다.
Ge-Si-Te 비정질기억소자에서 기억스위칭을 여러가지 소자의 두께와 온도에 의해 변화되는 량으로 관찰하였다. 주어진 두께에서 문턱전압의 분포는 진성스위칭동작기구에 기여하는 강한 피크를 이루었다. 두께와 Vth의 좌표계에서 두께가 감소하면 문턱전압은 낮아지며 스위칭전계는 증가함을 보였다. 또한 문턱전압은 온도가 증가함에 따라 낮아짐을 알수있었으므로 Tg이하의 온도범위에서는 문턱전안을 낮출수있다는 사실을 보였다.
본 연구에서는 비대칭 이중게이트(double gate; DG) MOSFET의 채널 도핑농도 변화에 따른 문턱전압이동 현상에 대하여 분석하였다. 비대칭 DGMOSFET는 일반적으로 저 농도로 채널을 도핑하여 완전결핍상태로 동작하도록 제작한다. 불순물산란의 감소에 의한 고속 동작이 가능하므로 고주파소자에 응용할 수 있다는 장점이 있다. 미세소자에서 필연적으로 발생하고 있는 단채널 효과 중 문턱전압이동현상이 비대칭 DGMOSFET의 채널도핑농도의 변화에 따라 관찰하고자 한다. 문턱전압을 구하기 위하여 해석학적 전위분포를 포아송방정식으로부터 급수형태로 유도하였다. 채널길이와 두께, 산화막 두께 및 도핑분포함수의 변화 등을 파라미터로 하여 도핑농도에 따라 문턱전압의 이동현상을 관찰하였다. 결과적으로 도핑농도가 증가하면 문턱전압이 증가하였으며 채널길이가 감소하면 문턱전압이 크게 감소하였다. 또한 채널두께와 하단게이트 전압이 감소하면 문턱전압이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 산화막 두께가 감소하면 문턱전압이 증가하는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 무접합 원통형과 무접합 이중게이트 MOSFET의 중심전위와 문턱전압이하 스윙의 관계를 분석하였다. 해석학적 전위분포를 이용하여 문턱전압이하 스윙을 구하고 중심전위와 문턱전압이하 스윙을 채널크기 변화에 따라 비교 고찰하였다. 결과적으로 중심전위분포의 변화가 직접적으로 문턱전압이하 스윙에 영향을 미치고 있다는 것을 관찰하였다. 채널두께나 산화막 두께가 증가할수록 문턱전압이하 스윙은 증가하였으며 JLDG 구조가 더욱 민감하게 증가하였다. 그러므로 나노구조 MOSFET의 단채널효과를 감소시키기 위하여 JLCSG 구조가 더욱 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 AC PDP의 유지방전구간에서의 인가전압에 따른 방전전류, 공간전압, 벽전하 등의 변화를 새로운 AC PDP를 위한 등가회로모델을 사용하여 효율적이고 간편하게 시뮬레이션 한 결과를 소개한다. 벽전하의 정확한 분석은 안정적이고 효율적인 AC PDP의 구동 방법을 개발하기 위해 계속 연구, 보고 되어 왔지만, 인가되는 전압의 변화에 따른 시간적인 셀 내부의 변화를 빠르고 편리하게 분석하고 이해하는데 효과적인 방법은 제시되지 못하였다. 본 논문에서는 AC PDP의 전극간 물리적인 특성을 고려하여 3개의 직렬 커패시터와 1개의 병렬 커패시터, 2개의 싸이리스터를 사용하여 AC PDP를 위한 등가회로모델을 구성하여 제시하였다. 제안된 등가회로모델은 SPICE와 같은 표준 회로시뮬레이션 툴에 손쉽게 적용가능하며, 이러한 방법으로 분석된 패널내의 전류, 공간전압, 벽전하의 동특성을 소개하였다. 등가회로모델을 이용한 시뮬레이션 결과는 실험을 통한 측정 결과와 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 인가전압의 시간적 변화의 따른 유입전류 및 셀 내의 전압 및 전하의 분포를 손쉽고 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 본 AC PDP의 등가회로모델은 AC PDP의 특성을 이해하는 데에 중요한 도구가 될 것이며 효율적인 구동 방식의 개발 및 분석 등에 널리 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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