• 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.

• 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권3호
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• pp.224-236
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• 2013

This work presents a comparative study of four Double Gate tunnel FET (DG-TFET) architectures: conventional p-i-n DG-TFET, p-n-p-n DG-TFET, a gate dielectric engineered Heterogate (HG) p-i-n DG-TFET and a new device architecture with the merits of both Hetero Gate and p-n-p-n, i.e. HG p-n-p-n DG-TFET. It has been shown that, the problem of high gate capacitance along with low ON current for a p-i-n TFET, which severely hampers the circuit performance of TFET can be overcome by using a p-n-p-n TFET with a dielectric engineered Hetero-gate architecture (i.e. HG p-n-p-n). P-n-p-n architecture improves the ON current and the heterogeneous dielectric helps in reducing the gate capacitance and suppressing the ambipolar behavior. Moreover, the HG architecture does not degrade the output characteristics, unlike the gate drain underlap architecture, and effectively reduces the gate capacitance.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.616-618
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• 2016

TCAD 시뮬레이션을 이용하여 터널링 전계효과 트랜지스터(Tunnel Field-Effect Transistor; TFET) 구조에 따른 특성을 조사하였다. Single-Gate TFET, Double-Gate TFET, Pocket TFET, L-shaped TFET 구조 중에서 Pocket TFET와 L-shaped TFET이 on-current와 subthreshold swing에서 가장 좋은 성능을 보였다. 본 논문은 터널링 전계효과 트랜지스터의 새로운 구조에 대한 가이드라인을 제시하고자 한다.

• 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권1호
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• pp.141-146
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• 2017

In this letter, we propose the use of tunneling field effect transistors (TFET) as a biosensor that detects bio-molecules on the gate oxide. In TFET sensors, the charges of target molecules accumulated at the surface of the gate oxide bend the energy band of p-i-n structure and thus tunneling current varies with the band bending. Sensing parameters of TFET sensors such as threshold voltage ($V_t$) shift and on-current ($I_D$) change are extracted as a function of the charge variation. As a result, it is found that the performances of TFET sensors can surpass those of conventional FET (cFET) based sensors in terms of sensitivity. Furthermore, it is verified that the simultaneous sensing of two different target molecules in a TFET sensor can be performed by using the ambipolar behavior of TFET sensors. Consequently, it is revealed that two different molecules can be sensed simultaneously in a read-out circuit since the multi-sensing is carried out at equivalent current level by the ambipolar behavior.

• 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권5호
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• pp.635-640
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• 2016

Tunnel field-effect transistor (TFET) is a promising candidate for the next-generation electron device. However, technical issues remain for their practical application: poor current drivability, shor-tchannel effect and ambipolar behavior. We propose herein a novel recessed-channel TFET (RTFET) with the asymmetric source and drain. The specific design parameters are determined by technology computer-aided design (TCAD) simulation for high on-current and low S. The designed RTFET provides ${\sim}446{\times}$ higher on-current than a conventional planar TFET. And, its average value of the S is 63 mV/dec.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.240-242
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• 2013

In this paper, novel Carbon Nanotube Gate-Elongated Tunneling Field Transistor(CNT G-E TFET) is proposed. This proposed device is designed to decrease off-current around 2~6 orders of magnitude compared to the gate-channel size matched TFET. Mechanism of CNT G-E TFET creates additional steps in energy band structure so that off-current can be reduced. Since CNT TFETs show a great probability for tunneling processes and they are beneficial for the overall device performance in terms of switching speed and power consumption, CNT G-E TFET looks pretty much promising.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권5호
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• pp.2014-2020
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• 2017

A compact current model applicable to both single-gate (SG) and double-gate (DG) tunneling field-effect transistors (TFETs) is presented. The model is based on Kane's band-to-band tunneling (BTBT) model. In this model, the well-known and previously-reported quasi-2-D solution of Poisson's equation is used for the surface potential and length of the tunneling path in the tunneling region. An analytical tunneling current expression is derived from expressions of derivatives of local electric field and surface potential with respect to tunneling direction. The previously reported correction factor with three fitting parameters, compensating for superlinear onset and saturation current with drain voltage, is used. Simulation results of the proposed TFET model are compared with those from a technology computer-aided-design (TCAD) simulator, and good agreement in all operational bias is demonstrated. The proposed SG/DG-TFET model is developed with Verilog-A for circuit simulation. A TFET inverter is simulated with the Verilog-A SG/DG-TFET model in the circuit simulator; the model exhibits typical inverter characteristics, thereby confirming its effectiveness.