[논문]Symmetric tunnel field-effect transistor (S-TFET)

Nam, Hyohyun; Cho, Min Hee; Shin, Changhwan

doi:10.1016/j.cap.2014.11.006

[국내논문] Symmetric tunnel field-effect transistor (S-TFET)

Current applied physics : the official journal of the Korean Physical Society, v.15 no.2, 2015년, pp.71 - 77

Nam, Hyohyun (School of Electrical Computer Engineering, University of Seoul, Seoul 130-743, Republic of Korea) , Cho, Min Hee (Memory TD, Semiconductor R&D Center, Samsung Electronics, Gyeonggi-do 445-330, Republic of Korea) , Shin, Changhwan (School of Electrical Computer Engineering, University of Seoul, Seoul 130-743, Republic of Korea)

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Abstract A novel heterojunction symmetric tunnel field-effect transistor (S-TFET) has been proposed and investigated, for the first time, in order to address the inborn technical challenges of the conventional p-i-n TFET (i.e., asymmetric TFET). With a band-to-band tunneling process between the germanium source/drain region and the silicon channel region, the theoretical limit of the subthreshold slope (SS) can be overcome (i.e., SS？∼？45mV/decade). The bidirectional current flow in the S-TFET is implemented with a p-n-p structure. And better performance in the S-TFET is achieved with a thin silicon-pad layer below the source/drain regions. The effects of source/drain/channel doping concentration and thickness on the performance of the device are investigated in order to create an S-TFET design guideline. In the future, the S-TFET will be one of the promising device structures for ultra-low-power applications, especially in integrated circuits that operate with a half-volt power supply voltage. Highlights A novel symmetric tunnel field-effect transistor (S-TFET) is proposed. The S-TFET can overcome the physical limit of sub-threshold slope (60mV/decade). The proposed S-TFET can achieve not uni-directional but bi-directional current flow. Device design guidelines for the proposed S-TFET is discuss in detail.

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참고문헌 (10)

IEEE Electron Dev. Lett. Choi 28 743 2007 10.1109/LED.2007.901273 Tunneling field-effect transistors (TFETs) with subthreshold swing (SS) less than 60 mV/dec

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Nirsch 402 2004 IEEE Conference on Nanotech. Proc. The tunneling field effect transistor (TFET) used in a single-event-upset (SEU) insensitive 6 transistor SRAM cell in ultra-low voltage applications
IEEE Trans. Electron Dev. Matheu 59 1629 2012 10.1109/TED.2012.2191410 Planar GeOI TFET performance improvement with back biasing

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Kim 178 2009 Symp. on VLSI Tech. Proc Germanium-source tunnel field effect transistors with record high ION/IOFF
IEEE Electron Dev. Lett. Kim 31 1107 2010 10.1109/LED.2010.2061214 Tunnel field effect transistor with raised germanium source

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Appl. Phys. Lett. Toh 91 243505 2007 10.1063/1.2823606 Device physics and guiding principles for the design of double-gate tunneling field effect transistor with silicon-germanium source heterojunction

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Dewey 33.6.1 2011 IEEE IEDM. Proc. Fabrication, Characterization, and physics of III-V heterojunction tunneling field effect transistors (H-TFET) for steep sub-threshold swing
2010 Sentaurus Device 2010 User Guide
J. Appl. Phys. Kane 32 83 1961 10.1063/1.1735965 Theory of tunneling

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Sov. Phys. JETP Keldysh 6 763 1958 Behavior of non-metallic crystals in strong electric fields

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