그래핀을 베이스로 사용한 열전자 트랜지스터의 특성 (Characterization of Hot Electron Transistors Using Graphene at Base)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 29권 / 3호 / 147 ~ 151페이지
· 저자명 : 이형규, 김성진, 강일석, 이기성, 김기남, 고진원

초록

그래핀은 탄소가 단 원자층으로 구성된 결정으로써, 트랜지스터의 베이스 층으로 사용한 열전자 트랜지스터(HET)는 얇은베이스 두께로 인해 THz 주파수에 동작 가능하고 전계효과 트랜지스터에 비해 높은 on/off 전류 특성을 보인다. 본 논문은 컬렉터로 사용할 고농도 도핑된 Si 기판에 그래핀을 전달하여 베이스 층으로, 두께의 ALD Al2O3 층을 이미터/베이스의 터널링 장벽으로 사용한 HET를 제작하고 전류 특성을 측정한 초기 결과를 보고한다. 이미터/베이스 전류는 터널링 현상에 의해 이루어짐을 관측하였고, 그래핀 베이스/Si 컬렉터 사이의 전류는 양방향 모두 전압에 지수적으로 변화하여 쇼트키 장벽 효과를 관측하지 못하였다. 이미터 공통 모드로 측정한 결과, 베이스 전압을 로 인가한 후 를 증가시키면, 분명한 포화영역과 미약한 정규 활성 영역이 관측되었고, 가 되면 컬렉터 전류는 급격히 상승하였다. 이는 열전자 형성에 필요한 쇼크키 장벽에 의한 효과가 높은 Si 기판 농도에 의해 와해되었기 때문이었다. 따라서, 전류의 on/off 비는 50으로 측정되었다. 도핑 농도가 적은 Si 기판, 그래핀/컬렉터 사이에 절연층의 삽입, 또는 전자친화도가 작은 기판을 사용하면 열전자 효과를 증진시킬 것으로 예상되었다.

영어초록

Graphene has a monolayer crystal structure formed with C-atoms and has been used as a base layer of HETs (hot electron transistors). Graphene HETs have exhibited the operation at THz frequencies and higher current on/off ratio than that of Graphene FETs. In this article, we report on the preliminary results of current characteristics from the HETs which are fabricated utilizing highly doped Si collector, graphene base, and 5 nm thin Al2O3 tunnel layers between the base and Ti emitter. We have observed E-B forward currents are inherited to tunneling through Al2O3 layers, but have not noticed the Schottky barrier blocking effect on B-C forward current at the base/collector interface. At the common-emitter configuration, under a constant between , has increased linearly with for indicating the saturation region. As the increases further, a plateau of vs. has appeared slightly at , denoting forward-active region. With further increase of , has kept increasing probably due to tunneling through thin Schottky barrier between B/C. Thus the current on/off ration has exhibited to be 50. To improve hot electron effects, we propose the usage of low doped Si substrate, insertion of barrier layer between B/C, or substrates with low electron affinity.

참고자료

· 없음