2017 Fiscal Year Annual Research Report
Coulomb Interaction in Atomic-Layer FET Devices and Realistic Prediction of Device Characteristics
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15H03983
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
佐野 伸行 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90282334)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 先端機能デバイス / デバイスシミュレーション / クーロン相互作用 / 単原子層 / FET |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 単原子層を想定したチャネル領域に有限厚みをもたせた自己無撞着モンテカルロ・シミュレータの安定動作を確認したうえで、チャネルの厚さを変数としてデバイス特性をシミュレーション解析した。その結果、厚さが10nm 以下になった場合、高濃度領域のポテンシャルが不安定となり、シミュレーションが正しく動作しないことが判明した。これは、電子自身のもつ電荷によるイメージ電荷の影響で、チャネル内の電子の作るポテンシャルが正しく反映できていないことに起因している。チャネルの周りの絶縁膜および電極の環境を考慮するように電子の作るポテンシャルをモデル化する必要性を明らかにした。
(2) 上述の自己無撞着モンテカルロ・シミュレータとは独立に当該プロジェクトで構築した、理想的２次元系モンテカルロ・シミュレータを用いて、高エネルギー化した電子系による格子への熱輸送を解析し、電子系への熱的フィードバックを考察した。具体的には、自己無撞着に電子系（および格子）の実効的温度を確定し、予測された温度は実験的に観測されるものと良い一致を示すことを見出した。
(3) 昨年度見出した、デバイスシミュレーションの理論的枠組みの中での長さのスケールの不整合性に関する検討を推進した。輸送方程式とポアソン方程式で想定されている長さのスケールを第一原理に基づいて検討し、輸送方程式では遮蔽効果が完璧であることを想定し、局所的ポテンシャルが平坦である（ゼロフーリエ成分のみ存在する）と仮定されていることを見出した。その結果、遮蔽が不完全な状態で動作するデバイスでは、本来失われている遮蔽のためのポテンシャル成分が揺らぎとして顕在化していることを明らかにした。この結果をもとに、新たな離散不純物モデルを提案した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
