• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권10호
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• pp.54-61
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• 2011

본 논문에서는 intrinsic-body cylindrical/surrounding gate SOI MOSFET의 I-V 특성 도출을 위한 간단한 해석적 모델을 제시하였다. Intrinsic 실리콘 채널 영역에서의 Poisson 방정식과 gate oxide 내에서의 Laplace 방정식을 해석적으로 풀어 소스와 드레인 양단 끝에서의 표면 전위 분포를 bisection method를 이용하여 구하였다. 구해진 표면 전위를 바탕으로 closed-form의 I-V 특성 식을 도출하였다. 도출된 I-V 특성 표현 식을 모의 실험한 결과, 소자의 parameter와 가해진 bias 전압에 대한 비교적 정확한 의존성을 확인할 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.74-79
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• 2018

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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제11권2호
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• pp.111-120
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• 2011

A two-dimensional analytical model for deriving the threshold voltage of a short channel fully depleted (FD) cylindrical/surrounding gate MOSFET (CGT/SGT) is suggested. By taking into account the lateral variation of the surface potential, introducing the natural length expression, and using the Bessel functions of the first and the second kinds of order zero, we can derive potentials in the gate oxide layer and the silicon core fully two-dimensionally. Making use of these potentials, the minimum surface potential can be obtained to derive the threshold voltage as a closed-form expression in terms of various device parameters and applied voltages. Obtained results can be used to explain the drain-induced threshold voltage roll-off of a CGT/SGT in a unified manner.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.789-794
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• 2017

본 논문에서는 무접합 원통형 MOSFET의 해석학적 전위분포를 이용하여 문턱전압이하 전류모델을 제시하고 이를 이용하여 문턱전압이동을 해석하였다. 무접합 원통형 MOSFET는 채널을 게이트 단자가 감싸고 있기 때문에 캐리어 흐름을 제어하는 게이트 단자의 능력이 매우 우수하다. 본 연구에서는 쌍곡선 전위분포모델을 이용하여 포아송방정식을 풀고 이 때 얻어진 중심 전위분포를 이용하여 문턱전압이하 전류 모델을 제시하였다. 제시된 전류모델을 이용하여 $0.1{\mu}A$의 전류가 흐를 때 게이트 전압을 문턱전압으로 정의하고 2차원 시뮬레이션 값과 비교하였다. 비교결과 잘 일치하였으므로 이 전류모델을 이용하여 채널크기 및 도핑농도에 따라 문턱전압이동을 고찰하였다. 결과적으로 채널 반지름이 증가할수록 문턱전압이동은 매우 크게 나타났으며 산화막 두께가 증가할 경우도 문턱전압이동은 증가하였다. 채널 도핑농도에 따라 문턱전압을 관찰한 결과, 소스/드레인과 채널 간 도핑농도의 차이가 클수록 문턱전압은 크게 증가하는 것을 관찰하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권6호
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• pp.2079-2088
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• 2014

In this paper, we propose new physically based threshold voltage models for short channel Surrounding Gate Silicon Nanowire Transistor with two different geometries. The model explores the impact of various device parameters like silicon film thickness, film height, film width, gate oxide thickness, and drain bias on the threshold voltage behavior of a cylindrical surrounding gate and rectangular surrounding gate nanowire MOSFET. Threshold voltage roll-off and DIBL characteristics of these devices are also studied. Proposed models are clearly validated by comparing the simulations with the TCAD simulation for a wide range of device geometries.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.278-282
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• 2018

We propose a SPICE model of drain-induced barrier lowering (DIBL) for a junctionless cylindrical surrounding gate (JLCSG) MOSFETs. To this end, the potential distribution in the channel is obtained via the Poisson equation, and the threshold voltage model is presented for the JLCSG MOSFET. In a JLCSG nano-structured MOSFET, a channel radius affects the carrier transfer as well as the channel length and oxide thickness; therefore, DIBL should be expressed as a function of channel length, channel radius, and oxide thickness. Consequently, it can be seen that DIBLs are proportional to the power of -3 for the channel length, 2 for the channel radius, 1 for the thickness of the oxide film, and the constant of proportionality is 18.5 when the SPICE parameter, the static feedback coefficient ${\eta}$, is between 0.2 and 1.0. In particular, as the channel radius and the oxide film thickness increase, the value of ${\eta}$ remains nearly constant.

• 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.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제11권4호
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• pp.278-286
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• 2011

In this paper, we present a compact model of gate-voltage-dependent quantum effects in short-channel surrounding-gate (SG) metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). We based the model on a two-dimensional (2-D) analytical solution of Poisson's equation using cylindrical coordinates. We used the model to investigate the electrostatic potential and current sensitivities of various gate lengths ($L_g$) and radii (R). Schr$\ddot{o}$dinger's equation was solved analytically for a one-dimensional (1-D) quantum well to include quantum effects in the model. The model takes into account quantum effects in the inversion region of the SG MOSFET using a triangular well. We show that the new model is in excellent agreement with the device simulation results in all regions of operation.