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クーロン相互作用を高精度に導入したモンテカルロ・シミュレータを用いて、クーロン相互作用に伴ったダブルゲート構造のもとでのデバイス特性への影響の明確化とその物理機構を検討した。具体的な研究成果は、以下のとおりである。
(1)デバイス構造(ダブルゲート構造)のもとでクーロン相互作用を高精度に導入したモンテカルロ・デバイス・シミュレータの安定動作を高めた。クーロン相互作用に伴ったポテンシャル揺らぎによって、デバイス・シミュレータを長時間(数10ps)にわたって安定に動作させることが困難な状況にあったため、メッシュサイズや時間ステップ等のシミュレーション・パラメータの最適化を進めるとともに、高濃度領域での理想的なオーミックコンタクトを実現するためにコンタクト領域の最適化を行った。その結果、オーミックな理想的コンタクトを実現するためには、コンタクト領域を1nm程度に設定する必要があることを見出した。
(2)ナノスケールのデバイス特性劣化の原因と考えられるクーロン相互作用によるポテンシャル揺らぎの電子輸送への影響を明確化した。具体的には、デバイス内部での局所状態密度を調べることで、ポテンシャル揺らぎのデバイス内での変化を明らかにした。そのうえで、高濃度にドープされたソースおよびドレイン内では巨視的な流れがあることを明らかにした。
(3)デバイス形状(サイズ)を変化させることで、(2)で明らかにした高濃度領域での電子輸送機構のサイズ依存性を検討した。そのうえで、クーロン相互作用によるデバイス特性の劣化がチャネル長10nm程度以下で顕在化することを明らかにした。
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