• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제5권1호
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• pp.45-49
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• 2007

The analytical transport model in subthreshold regime for double gate MOSFET has been presented to analyze the short channel effects such as subthreshold swing, threshold voltage roll-off and drain induced barrier lowering. The present approach includes the quantum tunneling of carriers through the source-drain barrier. Poisson equation is used for modeling thermionic emission current, and Wentzel-Kramers-Brillouin approximations are applied for modeling quantum tunneling current. This model has been used to investigate the subthreshold operations of double gate MOSFET having the gate length of the nanometer range with ultra thin gate oxide and channel thickness under sub-20nm. Compared with results of two dimensional numerical simulations, the results in this study show good agreements with those for subthreshold swing and threshold voltage roll-off. Note the short channel effects degrade due to quantum tunneling, especially in the gate length of below 10nm, and DGMOSFETs have to be very strictly designed in the regime of below 10nm gate length since quantum tunneling becomes the main transport mechanism in the subthreshold region.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제19권4호
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• pp.263-268
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• 2021

Although the compact capacitance model of point tunneling types of tunneling field-effect transistors (TFET) has been proposed, those of line tunneling types of TFETs have not been reported. In this study, a compact capacitance model of an L-shaped TFET (LTFET), a line tunneling type of TFET, is proposed using the previously developed surface potentials and current models of P- and L-type LTFETs. The Verilog-A LTFET model for simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) was also developed to verify the validation of the compact LTFET model including the capacitance model. The SPICE simulation results using the Verilog-A LTFET were compared to those obtained using a technology computer-aided-design (TCAD) device simulator. The current-voltage characteristics and capacitance-voltage characteristics of N and P-LTFETs were consistent for all operational bias. The voltage transfer characteristics and transient response of the inverter circuit comprising N and P-LTFETs in series were verified with the TCAD mixed-mode simulation results.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.386-389
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• 2009

The electrical characteristics and annealing effects of tunneling dielectrics stacked with $SiO_2$ and $Si_{3}N_{4}$ were investigated. I-V characteristics of band gap engineered tunneling gate stacks consisted of $Si_{3}N_{4}/SiO_2/Si_{3}N_{4}$ (NON), $SiO_2/Si_{3}N_{4}/SiO_2$ (ONO) dielectrics were evaluated and compared with $SiO_2$ single layer using the MOS (metal-oxide-semiconductor) capacitor structure. The leakage currents of engineered tunneling barriers (ONO, NON stacks) are lower than that of the conventional $SiO_2$ single layer at low electrical field. Meanwhile, the engineered tunneling barriers have larger tunneling current at high electrical field. Furthermore, the increased tunneling current through engineered tunneling barriers related to high speed operation can be achieved by annealing processes.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.243-244
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• 2017

이 논문은 터널링 전계효과 트랜지스터의 밴드 간 터널링 전류 계산에 대하여 1차원과 2차원 방향의 터널링이 어떤 차이를 나타내는지 알아보았다. 2차원 방향의 터널링은 1차원 방향의 터널링에서 계산 되지 않는 대각선 방향의 터널링이 나타나기 때문에 더 정확한 터널링 전류를 계산할 수 있다. 시뮬레이션 결과는 문턱전압 이상의 전압에서는 2차원 방향으로 일어나는 터널링이 큰 영향을 미치지 않지만, 문턱전압 이하에서는 문턱전압 이하 기울기에 많은 영향을 미친다.

• 센서학회지
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• 제9권3호
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• pp.177-181
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• 2000

턴널링 전류는 전극사이의 거리에 지수적으로 비례한다. 따라서 턴널링 전류의 변화측정을 통하여 전극간격의 미세변위를 측정할 수 있다. 본 실험에서는 micro-tip과 membrane사이에 턴널링 전류가 흐르는 피라미드형 실리콘 턴널링소자를 micro-electro-mechanical systems (MEMS) 공정을 이용하여 제조하였다. 단결정 실리콘을 KOH 용액안에서 이방성 에칭 시켜 micro-tip을 제조하였으며, 이때 $SiO_2$막을 마스크로 사용하였다 $Si_3N_4$막으로 membrane을 형성하였다. 마스크 방향에 따른 에칭 진행과정의 차이를 조사하였으며 membrane으로 사용한 $Si_3N_4$막의 stiffness를 측정하였다. 실험으로 측정하기 어려운 영역의 $Si_3N_4$막 stiffness 예측을 위한 모델식을 제시하였다.

• 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.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.29-34
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• 2019

본 논문에서는 10 nm 이하 무접합 원통형 MOSFET의 온-오프 전압 ${\Delta}V_{on-off}$에 대하여 고찰하였다. 문턱전압이하 전류가 $10^{-7}A$일 때 게이트 전압을 온 전압, $10^{-12}A$일 때 게이트 전압을 오프 전압으로 정의하고 그 차를 구하였다. 10 nm 이하에서는 터널링 전류를 무시할 수 없기 때문에 터널링 전류의 유무에 따라 ${\Delta}V_{on-off}$의 변화를 관찰하였다. 이를 위하여 포아송방정식을 이용하여 채널 내 전위분포를 구하였으며 WKB 근사를 이용하여 터널링 전류를 구하였다. 결과적으로 10 nm 이하 JLCSG MOSFET에서 터널링 전류에 기인하여 ${\Delta}V_{on-off}$가 증가하는 것을 알 수 있었다. 특히 8 nm 이하의 채널길이에서 급격히 증가하였으며 채널 반지름과 산화막 두께가 증가할수록 ${\Delta}V_{on-off}$는 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제12권6호
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• pp.431-435
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• 2002

The dark current and photocurrent(PC) spectrum of Mg-doped GaN thin film were investigated with various bias voltages and temperatures. At high temperature and small bias, the dark current is dominated by holes thermally activated from an acceptor level Al located at about 0.16 eV above the valence band maximum $(E_v)$, The PC peak originates from the electron transition from deep level A2 located at about 0.34 eV above the $E_v$ to the conduction band minimum $(E_ C)$. However, at a large bias voltage, holes thermally activated from A2 to Al experience the field-in-duces tunneling to form one-dimensional defect band at Al, which determines the dark current. The PC peak associated with the transition from Al to $E_ C$ is also observed at large bias voltages owing to the extended recombination lifetime of holes by the tunneling. In the near infrared region, a strong PC peak at 1.20 eV appears due to the hole transition from deep donor/acceptor level to the valence band.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2002년도 추계종합학술대회
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• pp.494-497
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• 2002

본 논문에서는 halo doping profile을 갖는 나노구조 LDD MOSFET의 문턱전압에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다. 소자 크기는 generalized scaling을 사용하여 100nm에서 40nm까지 스케일링하였다. Van Dort Quantum Correction Model(QM)을 사용하여 정전계 스케일링과 정전압 스케일링에 대한 문턱 전압과 각각의 게이트 oxide 두께에 대한 direct tunneling 전류를 조사하였다. 게이트 길이가 감소할 때 정전계 스케일링에서는 문턱전압이 감소하고, 정전압 스케일링에서는 문턱전압이 증가하는 것을 알 수 있었고, 게이트 oxide두께가 감소할 때 direct tunneling 전류는 증가함을 알 수 있었다. 감소하는 채널 길이를 갖는 MOSFET 문턱전압에 대한 roll-off 특성을 최소화하기 위해 generalized scaling에서 $\alpha$값은 1에 가깝게 되는 것을 볼 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.713-716
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• 2013

전체 채널 길이는 같지만 드레인과 게이트사이의 진성영역 길이(Lin), 드레인 및 소스의 불순물 농도, 유전율, 유전체 두께가 다른 N-채널 Tunneling FET의 특성을 비교 분석하였다. 사용된 소자는 SOI 구조의 N-채널 Tunneling FET이다. 진성영역 길이는 30~70nm, 드레인 dose 농도는 $2{\times}10^{12}cm^{-2}{\sim}2{\times}10^{15}cm^{-2}$, 소스 dose 농도는 $1{\times}10^{14}cm^{-2}{\sim}3{\times}10^{15}cm^{-2}$, 유전율은 3.9~29이고, 유전체 두께는 3~9nm이다. 소자 성능 지수는 Subthreshold slope(S-slope), On/off 전류비, 누설전류이다. 시뮬레이션 결과 진성영역 길이가 길며 드레인 농도가 낮을수록 누설전류가 감소한 것을 알 수 있었다. S-slope은 소스의 불순물 농도와 유전율이 높으며 유전체 두께는 얇을수록 작은 것을 알 수 있었다. 누설전류와 S-slope을 고려하면 N-채널 TFET 소자 설계 시 진성영역 폭이 넓으며 드레인의 불순물 농도는 낮고, 소스 농도와 유전율이 높으며 유전체 두께는 얇게 하는 것이 바람직하다.