The importance of reducing parasitic resistance and capacitance in the source/drain (S/D) region of metal-oxide-semiconductor field-effect-transistors (MOSFETs) has been emphasized as the device size is scaled down to nanometer regime. For this reason, Schottky-barrier (SB) MOSFETs having metallic S/D instead of heavily doped semiconductor have been regarded as one of the most promising candidates for the future devices. They have also great other benefits as nano-scaled devices such as low thermal budget and abrupt interfaces between the metal and semiconductor. Despite their excellent features, we find that they suffer from low ON-state current. In this thesis, the performance of Ge and III-V channel SB-MOSFETs are assessed by quantum transport simulations to overcome this problem. Moreover, we have investigated the SB height (SBH) of the various nanostructured junctions, which is a key parameter for determining the performance of nano-scaled SB-MOSFETs, using the density function theory (DFT). Based on the simulation results, we suggest a new model to predict the SBHs of nanostructured junctions properly from the bulk SBH.
소자의 공정 사이즈가 수 나노 단위로 작아짐에 따라 소오스/드레인의 기생 저항과 캐패시터를 줄이는 것에 대한 중요성이 강조되어지고 있다. 이러한 이유로 소오스/드레인 영역에 고도핑된 반도체를 사용하는 일반적인 소자에 비해 금속을 사용하는 쇼트키 배리어 모스펫이 미래 소자의 후보로 주목받고 있다. 이 뿐만 아니라 쇼트키 배리어 모스펫은 공정시 상대적으로 낮은 온도에서 진행되고 금속과 반도체 사이의 계면이 일반적인 소자에 비해 뚜렷하다는 장점도 가지고 있다. 이러한 뛰어난 특성에도 불구하고 쇼트키 배리어 모스펫은 일반적인 소자에 비해 작은 온상태 전류를 보이는 단점을 가진다. 본 학위 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 양자 수송 시뮬레이션 툴을 이용하여 게르마늄 또는 35족 반도체 물질을 채널로 하는 쇼트키 배리어 모스펫 소자를 평가하고자 한다. 또한, 쇼트키 배리어 모스펫의 성능을 결정하는 가장 중요한 파라미터인 쇼트키 배리어 높이를 여러 나노 구조에서 제일원리 밀도 범함수 이론을 이용하여 분석하고자 한다. 이러한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 우리는 나노 구조에서의 쇼트키 배리어 높이를 벌크 구조의 쇼트키 배리어로부터 예측할 수 있는 새로운 모델을 제시하고자 한다.
