탄화규소 (3C-SiC) 나노선 트랜지스터의 제작 및 2D ATLAS 시뮬레이션 비교 연구

Abstract

본 연구에서는 탄화규소 나노선 트랜지스터를 제작하여 실제 소자의 전기적인 특성을 분석하였으며 실험에서 나타난 결과를 2D ATLAS 시뮬레이션을 이용하여 비교하였다. 실험에서 제작된 탄화규소 나노선은 hot-wall 방식의 화학기상증착 방법을 이용하여 합성하였으며, 지름은 40 $\sim$ 100 nm 이다. 합성된 탄화규소 나노선을 후면 게이트 전계효과 트랜지스터 (back-gated field-effect transistors) 로 제작하였으며, 이를 2D ATLAS 시뮬레이션을 통해 탄화규소 나노선 트랜지스터 소자 동작특성을 비교 분석하였다. 2D ATLAS 시뮬레이션에서의 탄화규소 나노선의 길이와 채널의 길이, 지름은 제작된 소자와 같은 4 $\mu$m, 3 $\mu$m, 45 nm 이고, 일정한 전하 농도를 갖는다고 가정하였으며, 지름이 작아짐에 따라 나타나는 양자효과는 본 연구에서는 배제하였다. 실험결과와 시뮬레이션의 결과를 비교한 후 전하 농도가 1.5 $\times$ 10$^{17}$ cm$^{-3}$ 일 때 전류 on/off ratio ($I_{on}/I_{off}$) 와 이동도 ($\mu$) 는 각각 6.16 과 3.06 $\times$ 10$^3$ cm$^2$/V$\cdot$s 를 갖는 소자 제작이 가능함을 알 수 있었다.