• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.168-174
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• 2006

본 연구는 분자동력학 시뮬레이션을 이용하여 탄소 나노튜브를 이용한 전계효과 이온-전송 소자를 분석하였다. 외부 전기장에 의해 단전자 전계효과 트랜지스터 및 나노크기의 데이터 저장 장치로 활용될 수 있는 원리를 규명하였다. 외부 전기장이 증가할수록 칼륨 원자는 채널을 빠르게 통과하였다. 낮은 외부 전계에서는 나노채널의 열적 파동이 칼륨 원자의 터널링에 영향을 주게 됨을 해석하였다. 이로서 외부 전계의 강도에 따라 칼륨원자의 채널을 터널링하는 효과를 제어할 수 있는 메커니즘을 도출하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.512-513
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• 2018

트랩-보조-터널링(Trap-Assisted-Tunneling; TAT)은 실제 터널링 전계 효과 트랜지스터 (TFET)의 임계 이하 기울기를 저하시키고 시뮬레이션에서 고려되어야한다. 그러나, 그 메커니즘은 라인 터널링 타입 L형 TFET(LTFET)에서는 잘 알려져 있지 않았다. 본 연구는 dynamic nonlocal Schenk 모델을 이용한 LTFET의 TAT 메커니즘을 연구한다. 이 연구에서는 터널링 이벤트를 위해서 phonon assisted and direct band가 모두 고려되었다.

• 전자통신동향분석
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• 제20권5호통권95호
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• pp.28-45
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• 2005

무어의 법칙을 근간으로 하는 전계효과 트랜지스터는 매 18개월마다 0.7배씩의 성공적인 소형화를 거듭하여 최근에는 50nm 크기로 구성된 약 1억 개의 트랜지스터가 집적된 칩을 생산하고 있다. 그러나 트랜지스터의 크기가 50nm 이하로 줄어들면서는 단순한 소형화 과정은 근본적인 물리적인 한계에 접근하게 되었다. 특히 게이트 절연막의최소 두께는 트랜지스터의 소형화에 가장 직접적인 중요한 요소이나, 실리콘 산화막의 두께가 2nm 이하가 되면서 게이트 절연막을 집적 터널링하는 전자에 의한 누설전류의 급격한 증가로 인하여 그 사용이 어려워지고 있는 추세이다. 따라서 본 논문에서는 트랜지스터의 소형화에 악영향을 미치는 물리적인 한계요소에 대하여 살펴보고, 이러한 소형화의 한계를 뛰어넘기 위한 노력의 일환으로 연구되고 있는 이중게이트 구조의 트랜지스터, 쇼트키 트랜지스터, 나노선을 이용한 트랜지스터 및 분자소자 등의 새로운 소자구도에 대하여 살펴보고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.454-456
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• 2017

다양한 양자모델(Quantum model)을 적용한 터널 전계 효과 트랜지스터(tunnel field effect transistor; TFET)의 전류 및 커패시턴스(Capacitance)-전압 특성을 조사하였다. 사용된 양자 모델은 density gradient, Bohm Quantum Potential(BQP), Vandort quantum correction 모델을 슈뢰딩거-푸아송 모델과 calibration하여 사용하였다. BQP, Vandort, density gradient 모두 구동전류는 감소하였다. BQP를 단독으로 사용한 경우에 SS(subthreshold swing)와 on-set 전압($V_{onset}$)은 일정하지만 구동전류에서만 약 3배 전류가 감소하였으며, BQP와 Vandort 사용한 경우와 density gradient를 사용한 경우에 모두 $V_{onset}$이 약 0.07 eV 이동하였으며, SS가 40 mV/dec 이상으로 증가하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.869-875
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• 2017

본 연구에서는 TCAD 시뮬레이션을 이용하여 4가지 터널링 전계효과 트랜지스터(Tunnel Field-Effect Transistors; TFETs) 구조에 따른 특성을 조사하였다. 단일게이트 TFET(SG-TFET), 이중게이트 TFET(DG-TFET), L-shaped TFET(L-TFET), Pocket-TFET(P-TFET)의 4가지 TFET를 유전율과 채널 길이를 변화함에 따라서 드레인 전류-게이트전압 특성을 시뮬레이션해서 문턱전압이하 스윙(Subthreshold Swing; SS)과 구동 전류(On-current)면에서 비교하였다. 고유전율을 가지며 라인 터널링을 이용하는 L-TFET 구조와 P-TFET 구조가 포인트 터널링을 이용하는 SG-TFET와 DG-TFET보다 구동전류면에서 10배 이상 증가하였고, SS면에서 20 mV/dec이상 감소하였다. 특히, 고유전율을 가진 P-TFET의 주 전류 메카니즘이 포인트 터널링에서 라인터널링으로 변화하는 험프현상이 사라지면서 SS가 매우 향상되는 것을 보였다. 4가지 TFET 구조의 분석을 통해 포인트터널링을 줄이고 라인터널링을 강조하는 새로운 TFET 구조의 가이드 라인을 제시한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.876-884
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• 2017

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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.2892-2898
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• 2015

양극성 이중 독립 게이트 실리콘 나노와이어 전계 효과 트랜지스터를 새롭게 제안한다. 제안한 트랜지스터는 극성 게이트와 제어 게이트를 가지고 있다. 극성게이트의 바이어스에 따라서 N형과 P형 트랜지스터의 동작을 결정할 수 있고 제어 게이트의 전압에 따라 트랜지스터의 전류 특성을 제어할 수 있다. 2차원 소자 시뮬레이터를 이용해서 양극성 전류-전압 특성이 동작하도록 두 개의 게이트들과 소스 및 드레인의 일함수를 조사했다. 극성게이트 4.75 eV, 제어게이트 4.5 eV, 소스 및 드레인 4.8 eV일 때 명확한 양극성 특성을 보였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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• pp.527-528
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• 2017

터널 전계 효과 트랜지스터(tunnel field effect transistor; TFET)의 게이트를 소스 영역으로 오버랩 시킨 구조에서 가우시안으로 P형 도핑한 경우의 전류특성을 조사했다. 제안된 구조는 채널을 P형 도핑하여 험프를 제거하고 가우시안 도핑하여 드레인 벌크영역에서 나타나는 역방향성(ambipolar) 전류를 최소화시켰다. 소스-채널-드레인을 P-P-N으로 구성된 TFET의 구동전류는 P-I-N TFET와 동일하나 문턱전압 이하 기울기(Subthreshold Swing; SS)에서 5배 높은 효율이 관찰되었으며 차단전류는 가우시안 도핑 결과가 일정한 도핑에 비해 약 10배 감소하였고, 역방향성 전류는 100배 감소하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 춘계학술대회
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• pp.445-447
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• 2016

터널링 전계효과 트랜지스터(Tunneling Field-Effect Transistor; TFET) 중에 이중 게이트 TFT(DG-TFET)와 단일 게이트 TFET(SG-TFET)의 구조에 따른 성능 비교를 조사했다. 채널 길이가 30nm 이상, 실리콘 두께 20nm이하, 게이트 절연막 두께는 작아질수록 SG-TFET와 DG-TFET subthrreshold swing과 온 전류 성능이 향상됨을 보였다. 다양한 파라미터에서 DG-TFET의 성능이 SG-TFET 성능보다 향상됨을 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2013

반도체 트랜지스터의 집적화 기술이 발달하고 소자가 나노미터 크기로 집적화 됨에 따라 문턱 전압의 변동, 높은 누설 전류, 문턱전압 이하에서의 기울기의 열화와 같은 단 채널 효과가 문제되고 있다. 이러한 문제점들은 비 휘발성 플래시 메모리에서 메모리 윈도우의 감소에 따른 retention 특성을 저하시킨다. 이중 게이트 구조의 metal-oxide-semiconductor field-effect-transistors (MOSFETs)은 이러한 단 채널 효과 중에서도 특히 문턱 전압의 변동을 억제하기 위해 제안되었다. 이중 게이트 MOSFETs는 상부 게이트와 하부 게이트 사이의 capacitive coupling을 이용하여 문턱전압의 변동의 제어가 용이하다는 장점을 가진다.기존의 플래시 메모리는 쓰기 및 지우기 (P/E) 동작, 그리고 읽기 동작이 채널 상부의 컨트롤 게이트에 의하여 이루어지며, 메모리 윈도우 및 신뢰성은 플로팅 게이트의 전하량의 변화에 크게 의존한다. 이에 따라 메모리 윈도우의 크기가 결정되고, 높은 P/E 전압이 요구되며, 터널링 산화막에 인가되는 높은 전계에 의하여 retention에서의 메모리 윈도우의 감소와 산화막의 물리적 손상을 초래하기 때문에 신뢰성 및 수명을 열화시키는 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는, 상부 게이트 산화막과 하부 게이트 산화막 사이의 capacitive coupling 효과에 의하여 하부 게이트로 읽기 동작을 수행하면 메모리 윈도우를 크게 증폭시킬 수 있고, 이에 따라 동작 전압을 감소시킬 수 있는 이중 게이트 구조의 플래시 메모리를 제작하였다. 그 결과, capacitive coupling 효과에 의하여 크게 증폭된 메모리 윈도우를 얻을 수 있음을 확인하였고, 저전압 구동 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.