터널링 전계효과 트랜지스터 4종류 특성 비교

Q: 이 논문에서 정의한 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET)란 무엇인가?

양자역학적 터널링 현상을 활용하여 문턱전압 이하의 기울기를 낮춤으로써 전력 소모를 줄이고 효율을 높인 차세대 트랜지스터를 의미한다. 특히 소스 영역에서 게이트 방향으로 발생하는 터널링 메커니즘을 통해 기존 소자의 한계를 극복하는 특성을 가진다.

Q: TFET의 구동 전류와 문턱전압 이하 스윙을 개선하는 핵심 요인은 무엇인가?

연구 결과, 포인트 터널링보다 효율적인 라인 터널링을 활성화하는 L-TFET 및 P-TFET 구조를 채택하고 고유전율 게이트 산화막을 사용하는 것이 핵심이다. 이를 통해 험프 현상을 억제함으로써 구동 전류를 10배 이상 높이고 스윙 값을 20 mV/dec 이상 감소시킬 수 있다.

심언성; 안태준; 유윤섭

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자료유형: 학술저널

저자정보: 심언성 (Hankyong National University) 안태준 (Hankyong National University) 유윤섭 (Hankyong National University)

저널정보: 한국정보통신학회 한국정보통신학회논문지 한국정보통신학회논문지 제21권 제5호

발행연도: 2017.5

수록면: 869 - 875 (7page)

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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)면에 서 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.

#라인터널링 #포인트터널링 #문턱전압 이하 기울기 #문턱전압 #구동 전류 #Point tunneling #Line tunneling #Subthreshold Swing #Threshold Voltage #On-current

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