터널링 전계효과 트랜지스터의 고주파 파라미터 추출과 분석

강인만(In Man Kang) 大韓電子工學會 2012 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.49 No.4

본 논문에서는 고주파에서 동작하는 터널링 전계효과 트랜지스터 (TFET)의 소신호 파라미터 추출과 이에 대한 분석을 다루고 있다. 시뮬레이션으로 구현된 TFET의 채널 길이는 50 nm에서 100 ㎚ 사이에서 변화되었다. Conventional planar MOSFET 기반의 quasi-static 모델을 이용하여 TFET의 파라미터 추출이 이루어졌으며 다른 채널 길이를 갖는 TFET에 대한 소신호 파라미터의 값을 게이트 바이어스 변화에 따라서 추출하였다. 추출 결과로부터 effective gate resistance와 transconductance, source-drain conductance, gate capacitance 등 주요 파라미터의 채널 길이 변화에 따른 경향성이 conventional MOSFET과 상당히 다른 것을 확인하였다. 그리고 fT는 MOSFET과 달리 게이트 길이 역수의 값에 정확히 반비례하는 특성을 보였으며 TFET의 고주파 특성 향상을 transconductance의 개선이 아닌 gate capacitance의 감소에 의하여 가능함을 알 수 있었다. This paper presents the extraction and analysis of small-signal parameters of tunneling field-effect transistors (TFETs) by using TCAD device simulation. The channel lengths (LG) of the simulated devices varies from 50 ㎚ to 100 ㎚. The parameter extraction for TFETs have been performed by quasi-static small-signal model of conventional MOSFETs. The small-signal parameters of TFETs with different channel lengths were extracted according to gate bias voltage. The LG-dependency of the effective gate resistance, transconductance, source-drain conductance, and gate capacitance are different with those of conventional MOSFET. The fT of TFETs is inverely proportional not to LG 2 but to LG.

실리콘 나노와이어 MOSFET의 고주파 모델링

강인만(In Man Kang) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.47 No.9

본 논문에서는 30 ㎚ 채널 길이와 5 ㎚의 채널 반지름을 갖는 실리콘 기반의 나노와이어 MOSFET의 고주파 모델링을 다루고 있다. 3차원 소자 시뮬레이션을 이용하여 실리콘 나노와이어 MOSFET의 Y-parameter와 Z-parameter를 100 ㎓까지 확보하였으며 이를 이용하여 모델 파라미터에 필요한 수식을 구하였다. 모델과 파라미터 추출 수식을 이용하여 회로 검증용 tool인 HSPICE에 의하여 검증이 이루어졌으며 quasi-static 기반의 고주파 모델이 100 ㎓의 높은 주파수까지도 소자의 특성을 정확히 예측함을 확인하였다. 모델 검증은 MOSFET의 포화 영역 (V<SUB>gs</SUB> = V<SUB>ds</SUB> = 1 V)과 선형 영역 (V<SUB>gs</SUB> = 1 V, V<SUB>ds</SUB> = 0.5 V)의 바이어스 조건에서 이루어졌으며 두 바이어스 조건에서의 Y-parameter에 대한 모델의 오차는 약 1 %로 매우 작은 값을 보여 준다. This paper presents the RF modeling for silicon nanowire MOSFET with 30 ㎚ channel length and 5 ㎚ channel radius. Equations for analytical parameter extraction are derived by analysis of Y-parameter. Accuracies of the new model and extracted parameters have been verified by 3-dimensional device simulation data up to 100 ㎓. The model verifications are performed under conditions of saturation region (V<SUB>gs</SUB> = V<SUB>ds</SUB> = 1 V) and linear region (V<SUB>gs</SUB> = 1 V, V<SUB>ds</SUB> = 0.5 V). The RMS modeling error of Y-parameters was calculated to be 1 %.

SiGe을 소스 접합 물질로 사용하는 터널링 전계효과 트랜지스터의 성능 및 짧은 채널 효과 분석

정영훈(Yunghun Jung),조용범(Yongbeom Cho),강인만(In Man Kang),조성재(Seongjae Cho) 대한전자공학회 2017 전자공학회논문지 Vol.54 No.12

본 논문에서는 Si 기반의 터널링 전계효과 트랜지스터(tunneling field-effect transistor, TFET)의 낮은 전류 구동 능력을 향상시키기 위해 소스 접합에 Si1-xGex을 적용한 이종접합 기반의 Si1-xGex 터널링 전계효과 트랜지스터의 성능을 분석하고 주어진 소자에서 나타날 수 있는 짧은 채널 효과(short-channel sffects)의 양상을 살펴본다. Ge 함량(x)의 변화에 따른 소스 접합물질의 에너지 밴드갭 변화와 에너지 자리 밀도(density of states)의 변화의 결과로 나타나는 켜진 상태 전류의 변화에 초점을 두어 분석을 수행하였다. 더불어, 향후 10 nm 이하 기술 노드(technology node)에서의 소자 적용 가능성을 확인함과 동시에 짧은 채널에서 나타나는 비이상적인 효과들을 살펴보기 위해 채널 길이(Lch)를 28 nm, 14 nm, 10 nm, 7 nm로 변화시키면서 시뮬레이션을 수행하였다. Lch이 짧아질수록 소스와 드레인 간의 전기장의 겹침으로 채널의 일부 영역에서 인해 펀치스루 (punch-through) 현상이 발행하여 TFET의 스위칭 특성이 열화되는 것을 확인하였다. 나아가, Lch의 변화에 따른 고속 동작특성 변화를 확인하기 위해 fT 및 fmax를 추출하였으며 Lch가 짧아질수록 단조증가하는 경향을 확인하였다. In this paper, we present the device performances of Si1-xGex heterojunction tunneling field-effect transistor (TFET) having Si1-xGex source junction specifically designed for improving the rather low on-state current (Ion) of Si TFET and have a look into the short-channel effects (SCEs) which might take place in the device. The analyses are performed with a focus on the relation between Ge fraction (x) and Ion under the influences of changes in energy bandgap and density of states (DOS) in the Si1-xGex source junction as a function of x. Also, in order to evaluate the possibility of application of the Si1-xGex TFET to the upcoming sub-10-nm technology nodes and the non-ideal effects arising from the extremely short-channel TFETs simultaneously, the device simulations were performed with scaling the channel length: 28 nm, 14 nm, 10 nm, and 7 nm. It is confirmed that the switching characteristics of Si1-xGex TFET are degraded as Lch is shrunken, due to the electric field overlap between source and drain in a part of channel leading to punch-through. Furthermore, in order to investigate the high-speed operation characteristics, fT and fmax were extracted from the devices with different Lch’s and it was verified that those parameters maintained the tendency of increase as Lch gets shorter.

분광타원법을 이용한 스퍼터된 Ta₂O₅ 박막의 광학적 특성

김선희,이의현,정인우,현장훈,이성용,강만일,류지욱,Kim, Sun-Hee,Lee, Eui-Hyun,Jung, In-Woo,Hyun, Jang-Hoon,Lee, Sung-Young,Kang, Man-Il,Ryu, Ji-Wook 한국진공학회 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.2

본 연구에서는 RF 파워, 기판의 종류, 산소분압비의 다양한 제작조건으로 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 $Ta_{2}O_{5}$ 박막을 제작하였다. 제작된 $Ta_{2}O_{5}$ 박막의 분석을 위해 위상변조방식의 분광타원계를 이용하여 타원상수를 $1.0{\sim}4.0eV$ 영역에 걸쳐 측정하였고, Tauc-Lorentz 분산관계식을 이용하여 박막의 두께와 광학상수를 분석한 결과 제작조건에 따른 광학상수의 크기와 분간형태의 변화가 나타났다. 또한 분산관계식에 의해 분석된 박막의 두께와 광학상수를 이용하여 얻은 투과율 스펙트럼을 UV-Vis 분광광도계에 의해 측정된 값과 비교하여 타원상수 분석을 통해 얻은 두께와 광학상수의 신뢰성을 확인하였다. $Ta_{2}O_{5}$ thin films were deposited by RF magnetron sputtering method under various RF power, substrates and oxygen partial pressure. Elliptic constants were measured by using a phase modulated spectroscopic ellipsometer and analyzed with the Tauc-Lorentz dispersion formula and best fit method in the range of 310$\sim$1239 nm. Also, transmittance spectra of the films were measured by UV -Vis spectrophotometer in the range of 300$\sim$1000 nm. From these data, thickness of $Ta_{2}O_{5}$ and surface layer were analyzed and changes of magnitude and shape of dispersion of optical constants according to fabricated conditions were measured. Also, to evaluate thickness and optical constants data analyzed by Tauc-Lorentz dispersion formula, the measured and analyzed transmittance spectra were compared. In result of the comparison, two spectra were in good agreement each other. Accordingly, it indicates that our ellipsometric analysis is valid.

실리콘 나노 와이어 기반의 무접합 MOSFET의 최적 설계 및 기본적인 고주파 특성 분석

조성재(Seongjae Cho),김경록(Kyung Rok Kim),박병국(Byung-Gook Park),강인만(In Man Kang) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.47 No.10

기존의 n-type metal-oxide-semiconductor field effect transistor(NMOSFET)은 n?/p<SUP>(+)</SUP>/n? type의 이온 주입을 통하여 소스/채널/드레인 영역을 형성하게 된다. 30 ㎚ 이하의 채널 길이를 갖는 초미세 소자를 제작함에 있어서 설계한 유효 채널 길이를 정확하게 얻기 위해서는 주입된 이온들을 완전히 activation하여 전류 수준을 향상시키면서도 diffusion을 최소화하기 위해 낮은 thermal budget을 갖도록 공정을 설계해야 한다. 실제 공정에서의 process margin을 완화할 수 있도록 오히려 p-type 채널을 형성하지 않으면서도 기존의 NMOSFET의 동작을 온전히 구현할 수 있는 junctionless(JL) MOSFET이 연구중이다. 본 논문에서는 3차원 소자 시뮬레이션을 통하여 silicon nanowire(SNW) 구조에 접목시킨 JL MOSFET을 최적 설계하고 그러한 조건의 소자에 대하여 conductance, maximum oscillation frequency(fmax), current gain cut-off frequency(f<SUB>T</SUB>) 등의 기본적인 고주파 특성을 분석한다. 채널 길이는 30 ㎚이며 설계 변수는 채널 도핑 농도와 채널 SNW의 반지름이다. 최적 설계된 JL SNW NMOSFET에 대하여 동작 조건(V<SUB>GS</SUB> = V<SUB>DS</SUB> = 1.0 V)에서 각각 367.5 ㎓, 602.5 ㎓의 f<SUB>T</SUB>, f<SUB>max</SUB>를 얻을 수 있었다. The source/channel/drain regions are formed by ion implantation with different dopant types of n?/p<SUP>(+)</SUP>/n? in the fabrication of the conventional n-type metal-oxide-semiconductor field effect transistor(NMOSFET). In implementing the ultra-small devices with channel length of sub-30 ㎚, in order to achieve the designed effective channel length accurately, low thermal budget should be considered in the fabrication processes for minimizing the lateral diffusion of dopants although the implanted ions should be activated as completely as possible for higher on-current level. Junciontless (JL) MOSFETs fully capable of the the conventional NMOSFET operations without p-type channel for enlarging the process margin are under researches. In this paper, the optimum design of the JL MOSFET based on silicon nanowire (SNW) structure is carried out by 3-D device simulation and the basic radio frequency (RF) characteristics such as conductance, maximum oscillation frequency(f<SUB>max</SUB>), current gain cut-off frequency(f<SUB>T</SUB>) for the optimized device. The channel length was 30 ㎚ and the design variables were the channel doping concentration and SNW radius. For the optimally designed JL SNW NMOSFET, fT and fmax high as 367.5 ㎓ and 602.5 ㎓ could be obtained, respectively, at the operating bias condition (V<SUB>GS</SUB> = V<SUB>DS</SUB> = 1.0 V).

분광타원법을 이용한 스퍼터된 Ta₂O₅ 박막의 광학적 특성

김선희(Sun-Hee Kim),이의현(Eui-Hyun Lee),정인우(In-Woo Jung),현장훈(Jang-Hoon Hyun),이성용(Sung-Young Lee),강만일(Man-Il Kang),류지욱(Ji-Wook Ryu) 한국진공학회(ASCT) 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.2

본 연구에서는 RF 파워, 기판의 종류, 산소분압비의 다양한 제작조건으로 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Ta₂O? 박막을 제작하였다. 제작된 Ta₂O? 박막의 분석을 위해 위상변조방식의 분광타원계를 이용하여 타원상수를 1.0∼4.0eV 영역에 걸쳐 측정하였고, Tauc-Lorentz 분산관계식을 이용하여 박막의 두께와 광학상수를 분석한 결과 제작조건에 따른 광학상수의 크기와 분산형태의 변화가 나타났다. 또한 분산관계식에 의해 분석된 박막의 두께와 광학상수를 이용하여 얻은 투과율 스펙트럼을 UV-Vis 분광광도계에 의해 측정된 값과 비교하여 타원상수 분석을 통해 얻은 두께와 광학상수의 신뢰성을 확인하였다. Ta₂O? thin films were deposited by RF magnetron sputtering method under various RF power, substrates and oxygen partial pressure. Elliptic constants were measured by using a phase modulated spectroscopic ellipsometer and analyzed with the Tauc-Lorentz dispersion formula and best fit method in the range of 310~1239 ㎚. Also, transmittance spectra of the films were measured by UV-Vis spectrophotometer in the range of 300~1000 ㎚. From these data, thickness of Ta₂O? and surface layer were analyzed and changes of magnitude and shape of dispersion of optical constants according to fabricated conditions were measured. Also, to evaluate thickness and optical constants data analyzed by Tauc-Lorentz dispersion formula, the measured and analyzed transmittance spectra were compared. In result of the comparison, two spectra were in good agreement each other. Accordingly, it indicates that our ellipsometric analysis is valid.

구기지황탕 투여 후 호전된 경도인지장애 환자 1례에 대한 증례보고

박미소,강석만,유대원,채인철,김경순,성현주,정광렬,유호룡,Park, Mi-so,Kang, Seock-man,Yoo, Dai-won,Chae, In-cheol,Kim, Gyeong-soon,Seong, Hyun-joo,Chung, Kwang-yeol,Yoo, Ho-ryong 대한한방내과학회 2021 大韓韓方內科學會誌 Vol.42 No.5

Objective: Alzheimer's disease is characterized by progressive, irreversible brain damage and cognitive decline. Although the diagnosis and treatment of the prodromal symptoms of dementia are important, no treatment for mild cognitive impairment has been currently established. Herein, we report the case of an 80-year-old female patient with memory complaints treated with Gugijihwang-tang, a traditional Korean medicine herbal formula, as an add-on medication. Case Presentation: The patient was diagnosed with mild cognitive impairment based on clinical examinations using the Mini-Mental State Examination (MMSE), the Consortium to Establish a Registry for Alzheimer's Disease (CERAD), Activities of Daily Living (ADL) Scale, Global Deterioration (GDR) Scale, and Clinical Dementia Rating (CDR) Scale. She was treated with Gugijihwang-tang bis in die for 12 months while continuing her original medications, including 5-mg donepezil and 590-mg acetyl-l-carnitine. The MMSE score in the Korean Version of the CERAD Assessment Packet increased from 21 to 27 during the 12-month treatment period, and the CERAD 2 score increased from 33 to 62. The instrumental ADL scale score improved from 11 to 5. Other clinical examination results also showed improvement. The patient was satisfied and experienced no significant adverse events related to the Gugijihwang-tang treatment. Conclusion: This case suggests that Gugijihwang-tang could be considered as a treatment method for patients with mild cognitive impairment.

초임계 유체 상태의 이산화탄소와 N,N-디부틸포름아마이드계의 고압 상평형에 관한 연구

곽철,박인수,강순만 경남대학교 신소재연구소 2003 신소재연구 Vol.15 No.2

이산화탄소와 N_(?)N-디부틸포름아마이드의 이성분계에 대해 318.2K 내지 398.2K의 온도범위에서 그리고 23㎫까지의 압력에서 고압에서의 기액평형 자료을 얻었다. 연구는 계는 혼합물의 임계곡선이 겹치지 않고 단순하게 연결되며 최대 압력을 나타내는 전형적인 type-Ⅰ의 상거동을 나타내는 형태이고 기액액의 삼상은 관찰되지 않았다. N_(?)N-디부틸포름아마이드의 이산화탄소에 대한 용해도는 온도가 증가할수록 증가함을 알 수 있었다. 실험한 결과를 Peng-Robinson 상태방정식에 적용하였다. 이산화탄소/N_(?)N-디부틸포름아마이드계는 온도에 무관한 두 파라미터를 모두 조절하여 결정된 최적 파라미터의 값 K_(ij)=0.015와 n_(ij)=-0.025를 얻었다. Peng-Robinson 상태방정식에 의한 계산값과 실험값은 좋은 일치를 보였다. High-pressure vapor-liquid equilibrium data were measured for the system of N,N-dibutylformamide with supercritical carbon dioxide at the temperature range of 318.2K-398.2K and pressure up to 25 MPa. The C02-N, N-dibutylformamide system exhibits type-Ⅰ phase behavior, which is characterized by an uninterrupted critical mixture curve which has a maximum in pressure and the experimental results showed that the three phase of vapor-liquid-liquid equilibria did not appeared in the experimental range. The solubilities of carbon dioxide for N,N-dibutylfomnamide increased with temperature at constant pressure. The experimental results obtained in this study were modeled using the Peng-Robinson equation of state using two adjustable mixture parameters. The optimum values of the values of the parameters were k_(ij),=0.015 and η(ij)=-0.025. The calculated values by Peng-Robinson equation of state were in a good agreement with the experimental values.