2D/3D 반도체간 Band-to-band-tunneling을 이용한 Tunnel-FETs

Abstract

일반적인 실리콘 전계 효과 트랜지스터는 소자의 집적도가 높아지면서 칩 전체의 총 전력소모량이 커진다. 칩의 전력 사용을 줄이는 것은 소자 하나하나의 전력 소모를 줄여야 한다. Subthreshold Swing 이라는 지표는 Field를 받아 Source-Drain사이의 전류가 얼마나 크게 변하는지를 나타내는 지표로서, 값이 작을수록 전기적인 성능이 좋은 소자로 볼 수 있다. 일반적인 Silicon transistor의 경우 게이트 산화물과의 사이에서 생기는 Capacitance가 어쩔 수 없이 생기기 때문에 이론적으로는 SS값은 60mV/Dec 이하로 줄일 수 없다. 이 때문에, 스위칭이 되도록 하면서 전력소모를 줄이는 것이 불가능 하다고 알려져 있다. 전계 효과로 Switching을 하는 것이 아니라 Band-to-Band Tunneling (BTBT) 원리로 Switching을 하면 SS값을 60mV/Dec 이하로 줄이는 것이 가능하다. 이에 본 논문은 벌크형 3D물질인 축퇴된 p-type Silicon과, n-type 반도체로는 최근 연구가 활발하게 이루어지고 있는 2D Materials ( MoS2. SnS2, WS2 등)을 이용하였다. 연구 목적은 여러 종류의 2D material을 사용하여 2D/3D 접합을 이용한 터널링 소자를 만들어 스위칭 소자의 특성을 분석하여 트랜지스터의 성능을 최적화 하는 것에 있다.