본 논문은 300K 에서 동작하는 gate-all-around nanowire junctionless transistor의 도핑 농도에 따른 DC 특성을 NEGF-Poisson solver를 사용하여 조사했다. Source/channel/drain 영역의 길이가 모두 같고, 전체 길이가 60[nm]일 때, 도핑 농도를 1×〖10〗^17 [cm^(-3)]-1×〖10〗^20 [cm^(-3)]로 변화하면서 전달 특성 곡선을 얻었다. 도핑 농도가 증가할 때, on-current가 증가하고 threshold voltage는 감소하는 경향성을 보였으나, 도핑 농도가 1×〖10〗^20 [cm^(-3)]일 때 충분히 depletion 되지 않았다.

Silicon 기반 Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET)의 크기가 감소함에 따라 silicon자체의 물성적 한계가 나타나고 있다. 이를 극복하고자 III-V 화합물 반도체가 채널소자로서 각광받고 있다. 본 연구에서는 III-V 화합물반도체 중 InxGa1-xAs 는 Indium 조성에 따른 전자구조 및 n-type MOSFET의 소자 특성을 본다. Indium의 조성이 증가함에 따라 subband의 개수와 간격이 증가하게 되어 Density of state가 감소하게 된다. 이로 인하여 Indium의 조성이 증가함에 따라 InxGa1-xAs 채널 MOSFET에서 상대적으로 Fermi level을 더 많이 상승시키게 되어 potential barrier를 얇아지게 만들며 또한 에너지에 따른 전류 밀도를 넓게 분포하도록 만든다. 이로 인하여 단채널에서는 In 조성이 증가함에 따라 direct source-to-drain tunnelling current이 증가하게 된다. 이로 인하여 In 조성의 증가에 따라 subthreshold swing과 ON-state current가 저하된다.

나노와이어 FET은 natural length가 작아 단채널 효과가 MOSFET에 비해 줄어든다는 장점이 있어 미래의 소자 구조로 주목 받고 있다. 그런데 나노와이어 FET을 공정할 때 채널 etching에서 채널이 완벽하게 원형 구조를 가지는 것이 어렵다. 본 논문에서는 gate-all-around 실리콘 나노와이어 FET의 aspect ratio에 따른 트랜지스터의 특성 변화를 알아 보았다. 시뮬레이션 결과, aspect ratio가 작을수록 나노와이어 FET에서의 단채널 효과가 줄어드는 경향을 보였다.

Si와 InAs 두 가지 채널 물질을 가지고 3가지 수송 방향 <100>, <110>, <111>으로 변화시키며 각각의 Nanowire nMOSFETs을 가지고 ballistic quantum transport simulation을 진행하였다. 각각의 경우에 대해 E-k curve를 구한 다음에 band curvature로 캐리어의 유효질량을 계산하고, 이를 통해 MOSFET의 전류 세기를 결정짓는 DOS와 carrier injection velocity를 구하여 어떤 경우에 가장 높은 ON-current를 흐르게 하는지 확인해 보았다. 하지만 예상과 달리 나노와이어의 직경이 1.4nm으로 매우 작기 때문에 valley-splitting이 일어나 Si<110>의 경우에 가장 작은 캐리어 유효 질량을 갖고 있는 사실을 확인할 수 있었다. 결론적으로 Si<100>의 경우에 trade-off 관계에 있는 DOS와 carrier injection velocity가 6가지 경우 중 최적의 조합을 가짐으로써 가장 높은 ON-current를 흐르게 하였다.