研究課題
近年、CMOSデバイスの微細化の流れが急速であるが、デバイスのナノスケールへの微細化が進むにつれて、量子力学的効果がデバイス特性に表れてくるため、量子輸送理論に立脚したデバイスの解析・設計技術が重要になっている。本研究課題は、量子力学的な枠組みの中で電流雑音の研究を行い、雑音を通じて、ナノスケールMOS素子の本質的な性能を予測することを目的としている。電流雑音には、時間平均的な電圧電流特性には現れてこない、電子間の時間的な相関(フェルミ相関およびクーロン相関)の情報など、電子輸送について補完的な情報が含まれているからである。1.非平衡グリーン関数法(NEGF)による電流雑音解析非平衡グリーン関数法は、電子波のコヒーレンスがデバイス動作を支配する場合に威力を発揮する量子輸送モデルである。散乱理論を用いて、ダブルゲートMOSFETのコヒーレント輸送時の電流雑音特性について、従来のストレート型および電極部の幅を広げた実際の電極を模擬するflared-out型のダブルゲートMOSFETについて解析を行った。その結果、両構造とも、動作時のショット雑音が抑制されること、ストレート型の方が、平均電流が大きく、よりショット雑音が抑制されることが確認された。またゲート電圧を大きくして、チャネルへの電子の閉じ込めを強くするほど雑音が抑制されるという興味ある結果も得られた。これらの雑音の抑制は電極から注入される電子のフェルミ相関に起因するものであり、クーロン相関の効果は現在のNEGFモデルには含まれていない。2.量子補正モンテカルロ法による電流雑音解析室温で動作させるデバイスの電流雑音の評価に用いるため、現実的な第一原理的手法である3次元量子補正モンテカルロ法を開発し、散乱効果、クーロン相関、量子効果が電流雑音に及ぼす影響について検討を行った。さらにチャネル長依存性より、極微細MOSデバイスの雑音を評価した。また、電流計算時に用いるRamo-Shockleyの式を拡張する効果についても考察を行なった。
すべて 2005
すべて 雑誌論文 (4件)
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