As the transistor is scaled down, the leakage current increases and the power consumption of the transistor becomes a big problem, so that a tunneling transistor having a small operation voltage has received great attention. However, the present level has a low operating current and on/off ratio, and the subthreshold swing needs further improvement. Two-dimensional semiconductor materials can be used effectively for this disadvantage improvement. The two-dimensional semiconductor material is formed of a thin layer in the unit of $\dot{A}$, which can increase the tunneling current when applied to the channel. In addition, the bandgap can be adjusted according to the number of layers, so that a bandgap suitable for tunneling can be obtained and there is no dangling bond, thereby preventing degradation of device characteristics due to trapping.
In this paper, the tunneling field effect transistor is fabricated by utilizing the advantages of the two - dimensional semiconductor material to improve the electrical characteristics. First, we confirmed that the n-type molybdenum disulfide and the p-type molybdenum ditelluride were XPS analyzed to have an excellent structure for band to band tunneling in the heterojunction. During device fabrication, the two materials were heterojunctioned and different metal materials were bonded to the source / drain regions to lower the schottky barrier to reduce contact resistance and to suppress the bipolar properties of molybdenum ditelluride. As a result, we confirmed the low subthreshold swing and high on/off ratio. In this paper, we propose the possibility that 2D material can be effectively applied to the development of low power tunneling transistor device.
트랜지스터가 소형화 되면서 누설전류가 증가하고 트랜지스터의 전력소모는 큰 문제로 작용하게 되어 작은 동작전압을 갖는 터널링 트랜지스터가 큰 관심을 받게 되었다. 그러나 현재의 수준은 낮은 동작전류 및 점멸비를 갖고 있고 문턱전압 이하 스윙 특성도 추가 개선이 필요한 상황이다. 이런 단점 개선을 위해 2차원 반도체 물질이 효과적으로 사용될 수 있으며 2차원 반도체 물질은 $\dot{A}$ 단위의 얇은 층으로 이루어져 있어 채널로 적용 시 터널링 전류를 증가 시킬 수 있다. 또한 층수에 따라 밴드갭 조절이 가능해 터널링에 적합한 밴드갭을 얻을 수 있으며 댕글링 본드가 없어 트랩에 의한 소자 특성 저하를 막을 수 있다.
이 논문에서는 2차원 반도체 물질의 장점을 활용하여 터널링 전계효과 트랜지스터를 제작하여 전기적인 특성 향상을 이루고자 하였다. 먼저 n-타입의 이황화 몰리브덴과 p-타입의 이텔루르화 몰리브덴에 대해 XPS 분석을 하여 이종접합 시 밴드간 터널링에 우수한 구조를 갖는다는 것을 확인하였으며 소자 제작 시 두 물질을 이종접합하고 소스/드레인 영역에 각기 다른 금속물질을 접합하여 쇼트키 장벽을 낮춰 접촉저항을 줄이고 이텔루르화 몰리브덴의 양극성 특성을 억제시켰다. 그 결과 낮은 문턱전압 이하 스윙 및 높은 점멸비를 확인하였다. 본 논문을 통해 저전력 터널링 트랜지스터 소자 발전에 있어 2차원 소재가 효과적으로 적용 될 수 있다는 가능성을 제시하고자 한다.
