• Applied Science and Convergence Technology
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• 제23권3호
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• pp.128-133
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• 2014

We study the ballistic spin transport properties in a two-dimensional electron gas system in the presence of magnetic barriers using a transfer matrix method. We concentrate on the size-effect of the magnetic barriers parallel to a two-dimensional electron gas plane. We calculate the transmission probability of the ballistic spin transport in the magnetic barrier structure while varying the width of the magnetic barriers. It is shown that resonant tunneling oscillation is affected by the width and height of the magnetic barriers sensitively as well as by the inter-spacing of the barriers. We also consider the effect of additional electrostatic modulation on the top of the magnetic barriers, which could enhance the current spin polarization. Because all-semiconductor-based devices are free from the resistance mismatch problem, a resonant tunneling structure using the two-dimensional electron gas system with electric-magnetic modulation would play an important role in future spintronics applications. From the results here, we provide information on the physical parameters of a device to produce well-defined spin-polarized current.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권10호
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• pp.15-22
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• 2008

기존의 MOSFET는 단채널 현상의 증가로 인하여 스케일링에 한계를 가지고 있다. Double-Gate MOSFET (DG-MOSFET)는 소자의 길이가 축소되면서 나타나는 단채널 현상을 효과적으로 제어하는 차세대 소자이다. DG-MOSFET으로 소자를 축소시키면 채널 길이가 10nm 이하에서 게이트 방향뿐만 아니라 소스와 드레인 방향에서도 양자 효과가 발생한다. 또한 게이트 길이가 매우 짧아지면 ballistic transport 현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 2차원 양자 효과와 ballistic transport를 고려하여 DG-MOSFET의 특성을 분석하였다. 또한 단채널 효과를 줄이기 위해서 $t_{si}$와 underlap 그리고 lateral doping gradient를 이용하여 소자 구조를 최적화하였다.

• Advances in nano research
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• 제10권5호
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• pp.415-422
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• 2021

Silicene, a 2D allotrope of silicon, is predicted to be a potential material for future transistor that might be compatible with present silicon fabrication technology. Similar to graphene, silicene exhibits the honeycomb lattice structure. Consequently, silicene is a semimetallic material, preventing its application as a field-effect transistor. Therefore, this work proposes the uniform doping bandgap engineering technique to obtain the n-type silicene nanosheet. By applying nearest neighbour tight-binding approach and parabolic band assumption, the analytical modelling equations for band structure, density of states, electrons and holes concentrations, intrinsic electrons velocity, and ideal ballistic current transport characteristics are computed. All simulations are done by using MATLAB. The results show that a bandgap of 0.66 eV has been induced in uniformly doped silicene with phosphorus (PSi₃NW) in the zigzag direction. Moreover, the relationships between intrinsic velocity to different temperatures and carrier concentration are further studied in this paper. The results show that the ballistic carrier velocity of PSi₃NW is independent on temperature within the degenerate regime. In addition, an ideal room temperature subthreshold swing of 60 mV/dec is extracted from ballistic current-voltage transfer characteristics. In conclusion, the PSi₃NW is a potential nanomaterial for future electronics applications, particularly in the digital switching applications.

• Advances in nano research
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• 제10권1호
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• pp.91-99
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• 2021

Silicene is an emerging two-dimensional (2D) semiconductor material which has been envisaged to be compatible with conventional silicon technology. This paper presents a theoretical study of uniformly doped silicene with aluminium (AlSi3) Field-Effect Transistor (FET) along with the benchmark of device performance metrics with other 2D materials. The simulations are carried out by employing nearest neighbour tight-binding approach and top-of-the-barrier ballistic nanotransistor model. Further investigations on the effects of the operating temperature and oxide thickness to the device performance metrics of AlSi3 FET are also discussed. The simulation results demonstrate that the proposed AlSi3 FET can achieve on-to-off current ratio up to the order of seven and subthreshold swing of 67.6 mV/dec within the ballistic performance limit at room temperature. The simulation results of AlSi3 FET are benchmarked with FETs based on other competitive 2D materials such as silicene, graphene, phosphorene and molybdenum disulphide.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권9호
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• pp.8-13
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• 2008

균일하게 도핑된 반도체에서, 분포된 확산 잡음원에 의해서 발생하는 단자잡음전류의 전력주파수밀도를 계산하였다. 고정된 전압에서 반도체의 길이가 작아짐에 따라, 또는 주어진 반도체에서 전류레벨이 증가함에 따라, AC 단락잡음전류는 열잡음 뿐만 아니라 과잉잡음을 보인다. 이 과잉잡음은 채널길이가 외인성 Debye 길이에 비해 매우 작은 경우에는 산탄잡음의 스펙트럼과 같은 모습을 보인다. 유한한 주파수에서 속도요동 잡음원에 의한 외인성 반도체에서 발생하는 과잉잡음을 최초로 유도하였다. 유도된 과잉잡음 공식은 반도체 채널의 통과 시간, 유전 이완 시간, 속도 이완 사이의 상호 작용에 따라 단자잡음 전류와 캐리어 농도 요동이 결정됨을 명시적으로 보여준다. 또한 유도된 해석적 식을 사용하여 여러 가지 반도체 샘플 길이와 바이어스, 주파수에 따른 잡음 스펙트럼의 변화도를 계산하였다. 유도된 공식은 quasi-ballistic 수송현상이 중요한 역할을 하는 나노스케일 MOSFET의 잡음 발생 기제를 이해할 수 있는 기반이 된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권12호
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• pp.2852-2859
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• 2020

This paper deals with the simulation-based design optimization and experimental validation of the characteristics of an in-core silver Self-Powered Neutron Detector (SPND). Optimized dimensions of the SPND are determined by combining Monte Carlo simulations and analytical methods. As a first step, the Monte Carlo transport code MCNPX is used to follow the trajectory and fate of the neutrons emitted from an external source. This simulation is able to seamlessly integrate various phenomena, including neutron slowing-down and shielding effects. Then, the expected number of beta particles and their energy spectrum following a neutron capture reaction in the silver emitter are fetched from the TENDEL database using the JANIS software interface and integrated with the data from the first step to yield the origin and spectrum of the source electrons. Eventually, the MCNPX transport code is used for the Monte Carlo calculation of the ballistic current of beta particles in the various regions of the SPND. Then, the output current and the maximum insulator thickness to avoid breakdown are determined. The optimum design of the SPND is then manufactured and experimental tests are conducted. The calculated design parameters of this detector have been found in good agreement with the obtained experimental results.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.357-361
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• 2016

Si와 InAs 두 가지 채널 물질을 가지고 3가지 수송 방향 <100>, <110>, <111>으로 변화시키며 각각의 Nanowire nMOSFETs을 가지고 ballistic quantum transport simulation을 진행하였다. 각각의 경우에 대해 E-k curve를 구한 다음에 band curvature로 캐리어의 유효질량을 계산하고, 이를 통해 MOSFET의 전류 세기를 결정짓는 DOS와 carrier injection velocity를 구하여 어떤 경우에 가장 높은 ON-current를 흐르게 하는지 확인해 보았다. 하지만 예상과 달리 나노와이어의 직경이 1.4nm으로 매우 작기 때문에 valley-splitting이 일어나 Si<110>의 경우에 가장 작은 캐리어 유효 질량을 갖고 있는 사실을 확인할 수 있었다. 결론적으로 Si<100>의 경우에 trade-off 관계에 있는 DOS와 carrier injection velocity가 6가지 경우 중 최적의 조합을 가짐으로써 가장 높은 ON-current를 흐르게 하였다.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2003년도 하계학술연구발표회 및 한.일 공동심포지엄
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• pp.24-24
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• 2003

Metallic magnetoelectronic devices have studied intensively and extensively for last decade because of the scientific interest as well as great technological importance. Recently, the scientific activity in spintronics field is extending to the hybrid devices using ferromagnetic/semiconductor heterostructures and to new ferromagnetic semiconductor materials for future devices. In case of the hybrid device, conductivity mismatch problem for metal/semiconductor interface will be able to circumvent when the device operates in ballistic regime. In this respect, spin-valve transistor, first reported by Monsma, is based on spin dependent transport of hot electrons rather than electron near the Fermi energy. Although the spin-valve transistor showed large magnetocurrent ratio more than 300%, but low transfer ratio of the order of 10$\^$-5/ prevents the potential applications. In order to enhance the collector current, we have prepared magnetic tunneling transistor (MTT) with single ferromagnetic base on Si(100) collector by magnetron sputtering process. We have changed the resistance of tunneling emitter and the thickness of baser layer in the MTT structure to increase collector current. The high transfer ratio of 10$\^$-4/ range at bias voltage of more than 1.8 V, collector current of near l ${\mu}$A, and magnetocurrent ratio or 55% in Si-based MTT are obtained at 77K. These results suggest a promising candidate for future spintronic applications.

• 문화기술의 융합
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• 제4권3호
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• pp.287-291
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• 2018

차세대 반도체 소자로 관심을 받고 있는 CNTFET은 소자의 소스와 드레인 사이에 CNT를 배치시켜, 기존 MOSFET보다 작은 전압으로 전자의 ballstic 혹은 near-ballastic 이동을 가능하게 만든 반도체 소자이다. CNTFET의 성능을 높이기 위해서는 많은 수의 CNT를 CNTFET 안에 높은 밀도로 배치해야 하기 때문에 CNT의 밀도를 증가시키기 위한 다양한 공정들이 개발되고 있다. 최근, 방향성 수축 전송 방법이 개발되어 CNTFET의 전류 밀도를 150uA/um까지 향상시켜줄 수 있음을 보이고 있어, CNTFET 기반 집적회로의 구현 가능성을 높이고 있다. 본 논문에서는, 방향성 수축 전송 방법으로 CNTFET 소자를 만들 경우, CNTFET 회로의 성능이 기존 MOSFET의 성능에 비해 얼마나 향상시킬 수 있는지 그 성능을 평가할 수 있는 방안을 논의하고자 한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.420-426
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• 2018

가까운 미래에, 전자의 ballastic 혹은 near-ballastic 이동이 가능한 CNT(Carbon NanoTube)를 활용한 CNTFET(Carbon NanoTube Field Effect Transistor)은 현재의 실리콘 기반 트랜지스터를 교체할 유력한 후보 중 하나로 고려되고 있다. 고성능의 CNTFET으로 대규모 집적회로를 구현하기 위해서는 semiconducting CNT가 CNTFET 안에 동일한 간격과 높은 밀도로 정렬되어 배치되어야 하지만, CNTFET 공정의 미성숙으로, CNTFET 안의 CNT는 불규칙하게 배치하게 되고, 현존하는 HSPICE 라이브러리 파일은 불규칙한 CNT 배치에 의한 성능의 변화를 회로 레벨에서 평가할 수 있는 기능을 지원하지 않는다. 이러한 성능의 변화를 평가하기 위해서 선형 프로그래밍을 활용한 방법이 과거에 제안되었으나, CNTFET의 전류와 게이트 커패시턴스를 계산하는 과정에서 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 본 논문에서는 언급한 오차가 발생되는 이유에 대해서 자세히 논하고, 이 오차를 줄일 수 있는 새로운 방법을 제시하고자 한다. 시뮬레이션 검토 결과, 새롭게 제시된 방법이 기존 방법의 오차, 7.096%를 3.15%까지 줄일 수 있음을 보이고 있다.