• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.858-860
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• 2015

본 연구에서는 비대칭 이중게이트 MOSFET의 채널 내 도핑농도에 대한 드레인 유도 장벽 감소 현상에 대하여 분석하고자한다. 드레인 유도 장벽 감소 현상은 드레인 전압에 의하여 소스 측 전위장벽이 낮아지는 효과로서 중요한 단채널 효과이다. 이를 분석하기 위하여 포아송방정식을 이용하여 해석학적 전위분포를 구하였으며 전위분포에 영향을 미치는 채널도핑 농도뿐만이 아니라 상하단 산화막 두께, 하단 게이트 전압 등에 대하여 드레인 유도 장벽 감소 현상을 관찰하였다. 결과적으로 드레인 유도 장벽 감소 현상은 채널도핑 농도에 따라 큰 변화를 나타냈다. 단채널 효과 때문에 채널길이가 짧아지면 도핑농도에 따른 영향이 증가하였다. 도핑농도에 대한 드레인유도장벽감소 현상의 변화는 상하단 산화막 두께에 따라 큰 변화를 보였으며 산화막 두께가 증가할수록 도핑농도에 따른 변화가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 하단게이트 전압은 그 크기에 따라 도핑농도의 영향이 변화하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권11호
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• pp.1-7
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• 2006

이상적인(ideal) 이중-게이트(double-gate) 벌크(bulk) FinFET의 3차원(3-D) 시뮬레이션을 수행하여 전기적 특성들을 분석하였다. 3차원 시뮬레이터를 이용하여, 게이트 길이($L_g$)와 높이($H_g$), 핀 바디(fin body)의 도핑농도($N_b$)를 변화시키면서 소스/드레인 접합 깊이($X_{jSDE}$)에 따른 문턱전압($V_{th}$), 문턱전압 변화량(${\Delta}V_{th}$), DIBL(drain induced barrier lowering), SS(subthreshold swing)의 특성들을 살펴보았다. 게이트 높이가 35 nm인 소자에서 소스/드레인 접합 깊이(25 nm, 35 nm, 45 nm) 변화에 따라, 각각의 문턱전압을 기준으로 게이트 높이가 $30nm{\sim}45nm$로 변화 될 때, 문턱전압변화량은 20 mV 이하로 그 변화량이 매우 적음을 알 수 있었다. 낮은 핀 바디 도핑농도($1{\times}10^{16}cm^{-3}{\sim}1{\times}10^{17}cm^{-3}$)에서, 소스/드레인 접합 깊이가 게이트전극보다 깊어질수록 DIBL과 SS는 급격히 나빠지는 것을 볼 수 있었고. 이러한 특성저하들은 $H_g$ 아래의 ${\sim}10nm$ 위치에 국소(local) 도핑을 함으로써 개선시킬 수 있었다. 또한 local 도핑으로 소스/드레인 접합 깊이가 얕아질수록 문턱전압이 떨어지는 것을 개선시킬 수 있었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권5호
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• pp.508-517
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• 2014

We design and analyze the n-channel junctionless fin-shaped field-effect transistor (JL FinFET) with 10-nm gate length and compare its performances with those of the conventional bulk-type fin-shaped FET (conventional bulk FinFET). A three-dimensional (3-D) device simulations were performed to optimize the device design parameters including the width ($W_{fin}$) and height ($H_{fin}$) of the fin as well as the channel doping concentration ($N_{ch}$). Based on the design optimization, the two devices were compared in terms of direct-current (DC) and radio-frequency (RF) characteristics. The results reveal that the JL FinFET has better subthreshold swing, and more effectively suppresses short-channel effects (SCEs) than the conventional bulk FinFET.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권4호
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• pp.23-30
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• 2006

본 연구에서는 나노 스케일 MuGFET(Mutiple-Gate FETs)의 단채널 효과와 corner effect를 3차원 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 문턱전압 모델을 이용하여 게이트 숫자(Double-gate=2, Tri-gate=3, Pi-gate=3.14, Omega-gate=3.4, GAA=4)를 구하였으며 추출된 게이트 숫자를 이용하여 각각의 소자 구조에 맞는 natural length($\lambda$)값을 얻을 수 있었다. Natural length를 통하여 MuGFET의 단채널 효과를 피할 수 있는 최적의 소자 구조(실리콘 두께, 게이트 산화막의 두께 등)를 제시 하였다. 이러한 corner effect를 억제하기 위해서는 채널 불순물의 농도를 낮게 하고, 게이트 산화막의 두께를 얇게 하며, 코너 부분을 약 17%이상 라운딩을 해야 한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.497-497
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• 2013

Semiconducting amorphous InGaZnO (a-IGZO) has attracted significant research attention as improved deposition techniques have made it possible to make high-quality a-IGZO thin films. IGZO thin films have several advantages over thin film transistors (TFTs) based on other semiconducting channel layers.The electron mobility in IGZO devices is relatively high, exceeding amorphous Si (a-Si) by a factor of 10 and most organic devices by a factor of $10^2$. Moreover, in contrast to other amorphous semiconductors, highly conducting degenerate states can be obtained with IGZO through doping, yet such a state cannot be produced with a-Si. IGZO thin films are capable of mobilities greaterthan 10 $cm^2$/Vs (higher than a-Si:H), and are transparent at visible wavelengths. For oxide semiconductors, carrier concentrations can be controlled through oxygen vacancy concentration. Hence, adjusting the oxygen partial pressure during deposition and post-deposition processing provides an effective method of controlling oxygen concentration. In this study, we deposited IGZO thinfilms at optimized conditions and then analyzed the film's electrical properties, surface morphology, and crystal structure. Then, we explored how to generate IGZO thin films using DC magnetron sputtering. We also describe the construction and characteristics of a bottom-gate-type TFT, including the output and transfer curves and bias stress instability mechanism.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.431-431
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• 2011

Graphene, two dimensional sheet of sp2-hybridized carbon, has attracted an enormous amount of interest due to excellent electrical, chemical and mechanical properties for the application of transparent conducting films, clean energy devices, field-effect transistors, optoelectronic devices and chemical sensors. Especially, graphene is promising candidate to detect the gas molecules and biomolecules due to the large specific surface area and signal-to-noise ratios. Despite of importance to the disease diagnosis, there are a few reports to demonstrate the graphene- and rGO-FET for biological sensors and the sensing mechanism are not fully understood. Here we describe scalable and facile fabrication of rGO-FET with the capability of label-free, ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker, prostate specific antigen/${\alpha}1$-antichymotrypsin (PSA-ACT) complex, in which the ultrathin rGO sensing channel was simply formed by a uniform self-assembly of two-dimensional rGO nanosheets on aminated pattern generated by inkjet printing. Sensing characteristics of rGO-FET immunosensor showed the highly precise, reliable, and linear shift in the Dirac point with the analyte concentration of PSA-ACT complex and extremely low detection limit as low as 1 fg/ml. We further analyzed the charge doping mechanism, which is the change in the charge carrier in the rGO channel varying by the concentration of biomolecules. Amenability of solution-based scalable fabrication and extremely high performance may enable rGO-FET device as a versatile multiplexed diagnostic biosensor for disease biomarkers.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권12호
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• pp.1-7
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• 2011

본 연구에서는 나노와이어 junctionless 트랜지스터의 문턱전압과 평탄전압을 위한 해석학적 모델링을 제시하였고 3차원 소자 시뮬레이션으로 검증하였다. 그리고 junctionless 트랜지스터의 소자설계 가이드라인을 설정하는 방법과 그 예를 제시하였다. 제시한 문턱전압과 평탄전압 모델은 3차원 시뮬레이션 결과와 잘 일치하였다. 나노와이어 반경과 게이트 산화층 두께가 클수록 또 채널 불순물 농도가 높을수록 문턱전압과 평탄전압은 감소하였다. 게이트 일함수와 원하는 구동전류/누설전류 비가 주어지면 나노와이어 반경, 게이트 산화층 두께, 채널 불순물 농도에 따른 junctionless 트랜지스터의 소자설계 가이드라인을 설정하였다. 나노와이어 반경이 작을수록 산화층의 두께가 얇을수록 채널 불순물 농도가 큰 소자를 설계할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.693-695
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• 2012

본 연구에서는 DGMOSFET의 항복전압에 대하여 고찰할 것이다. 이를 위하여 포아송방정식의 분석학적 해를 이용하였으며 Fulop의 항복전압 조건을 사용하였다. DGMOSFET는 게이트길이가 나노단위까지 사용가능한 소자로서 단채널효과를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나 단채널에서 나타나는 항복전압의 감소는 피할 수 없으므로 이에 대한 연구가 필요하다. 포아송방정식을 풀 때 사용하는 전하분포함수에 가우시안 함수를 적용함으로써 보다 실험값에 가깝게 해석하였으며 이때 이중게이트 MOSFET의 소자크기에 따라 항복전압의 변화를 관찰하였다. 본 연구의 전위모델에 대한 타당성은 이미 기존에 발표된 논문에서 입증하였으며 본 연구에서는 이 모델을 이용하여 항복전압을 분석할 것이다. DGMOSFET의 항복전압을 관찰한 결과, 채널길이가 감소할수록 그리고 도핑농도가 증가할수록 항복전압이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 게이트산화막두께 및 채널두께에 따라서 항복전압의 변화가 관찰되었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권2호
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• pp.230-238
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• 2017

We have proposed an InGaAs-based gate-all-around (GAA) tunneling field-effect transistor (TFET) with a stacked dual-metal gate (DMG). The electrical performances of the proposed TFET are evaluated through technology computer-aided design (TCAD) simulations. The simulation results show that the proposed TFET demonstrates improved DC performances including high on-state current ($I_{on}$) and steep subthreshold swing (S), in comparison with a single-metal gate (SMG) TFET with higher gate metal workfunction, as it has a thinner source-channel tunneling barrier width by low workfunction of source-side channel gate. The effects of the gate workfunction on $I_{on}$, the off-state current ($I_{off}$), and S in the DMG-TFETs are examined. The DMG-TFETs with PNPN structure demonstrate outstanding DC performances and RF characteristics with a higher n-type doping concentration in the $In_{0.8}Ga_{0.2}As$ source-side channel region.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권7호
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• pp.2364-2370
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• 2021

The ⁿMCP (Neutron sensitive microchannel plate) combined with advanced readout electronics is widely used in energy selective neutron imaging because of its good spatial and timing resolution. Neutron detection efficiency is a crucial parameter for the ⁿMCP. In this paper, a mathematical model based on the oblique cylindrical channel and elliptical pore was established to calculate the neutron absorption probability, the escape probability of charged particles and overall detection efficiency of ⁿMCP and analyze the effects of neutron incident position, pore diameter, wall thickness and bias angle. It was shown that when the doping concentration of the ⁿMCP was 10 mol%, the thickness of ⁿMCP was 0.6 mm, the detection efficiency could reach maximum value, about 24% for thermal neutrons if the pore diameter was 6 ㎛, the wall thickness was 2 ㎛ and the bias angle was 3 or 6°. The calculated results are of great significance for evaluating the detection efficiency of the ⁿMCP. In a subsequent companion paper, the mathematical model would be extended to the case of the spatial resolution and detection efficiency optimization of the coating ⁿMCP.