Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Tunnel Field Effect Transistor (TFET) merupakan struktur divais yang menggunakan mekanisme transport band-to-band tunneling untuk proses injeksi carrier. Hal ini berbeda dengan MOSFET yang menggunakan thermionic emission untuk mengalirkan arus. Dengan mekanisme transport yang berbeda ini,TFET dapat mencapai nilai subthreshold swing (SS) lebih rendah dari 60 mV/dec, lebih kecil dari transistor konvensional. Rendahnya nilai SS ini penting untuk penskalaan tegangan dengan arus switching yang ideal. Pada tesis ini dilakukan analisa karakteristik tunnel FET pada divais Si lateral p-n dan p-i-n berskala nanodari data hasil penelitian yang diperoleh Nano Device Laboratory, Research Institute of Electronics, Shizuoka University, Jepang. Fenomena band-to-band tunneling pada divais lateral p-n dan p-i-n berskala nano berhasil diobservasi. Band-to-band tunneling terjadi pada saat divais diberikan tegangan reverse bias dan gate diberikan tegangan positif. Dari hasil analisa pada struktur p-n dengan ketebalan oxide 150 nm, diperoleh SS mencapai 647,5 mV/dec. Dengan metode komparasi tegangan substrat pada ketebalan oxide 3 nm diperoleh SS sebesar 12,95 mV/dec, lebih kecil dari 60 mV/dec yang merupakan batasan nilai SS yang dapat dicapai pada MOSFET. Selanjutnya dilakukan analisa pengaruh co-doped dan intrinsic region terhadap tegangan threshold dan pengaruh panjangnya terhadap SS. Diperoleh bahwa struktur p-n memiliki tegangan threshold lebih tinggi dibanding struktur p-i-n. Hal ini dipengaruhi oleh level Fermi pada channel region, di mana co-doped region memiliki level Fermi EF = 0,112 eV, lebih rendah dari i-region dengan EF = 0,56 eV, sehingga dibutuhkan tegangan gate yang lebih besar untuk menurunkan energi band channel sehingga terbentuk tunnel junction. Dengan mengubah panjang co-doped dan i-region diperoleh hasil bahwa pada struktur p-n dengan panjang co-doped 250 nm diperoleh SS sebesar 647,5 mV/dec, lebih kecil dari struktur dengan panjang co-doped 1000 nm dengan SS mencapai 724 mV/dec. Hal ini disebabkan pada struktur p-n, co-doped region yang lebih pendek akan membentuk channel region yang lebih sempit sehingga elektron pada channel akan lebih cepat tersapu menuju drain. Sebaliknya, pada struktur p-i-n dengan panjang i-region 2000 nm diperoleh SS 704 mV/dec, lebih kecil dari struktur dengan panjang i-region 1000 nm dengan SS mencapai 776 mV/dec. Hal ini dapat dijelaskan bahwa pada struktur p-i-n, semakin panjang i-region maka daerah deplesi pada channel semakin lebar sehingga tunnel region yang terbentuk akan lebih panjang dan probabilitas elektron yang dapat dilewatkan pada tunnel region semakin besar.

---

Tunnel Field Effect Transistor (TFET) is a device structure which use band to band tunneling transport for the carrier injection mechanism, unlike MOSFET which use thermionic emission. This transport mechanism enables TFET to reach sub threshold swing (SS) less than 60 mV/dec that can enable voltage scaling with ideal current switching. Analysis of the characteristic of tunnel FET on Si nanoscale lateral p-n and p-i-n devices will be conducted in this thesis based on the research data at Nano Device Laboratory, Research Institute of Electronics, Shizuoka University, Japan. Band to band tunneling phenomenon on the lateral nanoscale lateral p-n and p-i-n devices are successfully observed. Band to band tunneling occurs when the devices are in reverse biased condition and positive voltage is applied to the gate. For p-n device with the oxide thickness 150 nm, the SS reaches 647,5 mV/dec. Using substrate voltage comparison methods on the oxide layer with thickness of 3 nm, the SS value is 12,95-mV/dec, smaller than 60 mV/dec as a limitation of SS on MOSFET. Next, we analyze the effect of codoped and intrinsic region to the threshold voltage and its length to the subthreshold swing (SS).

We found that, p-n devices have higher threshold voltage compared to p-i-n devices. We ascribe that this results come from the fact that codoped region has lower Fermi level than that in i-region. By varying the intrinsic and the co-doped region length, we observed that p-n device with co-doped length 250 nm has SS 647,5 mV/dec, smaller than p-n device with co-doped length 1000 nm which has SS 724 mV/dec. We consider that when the co-doped region length is decreasing, the channel region will be shorter. Therefore the electron on the the conduction band of the channel will be swept out to the drain region quickly. We also found that, p-i-n device with i-region length 2000 nm has SS 704 mV/dec, smaller than p-i-n device with i-region length 1000 nm with SS 776 mV/dec. We ascribe that when the i-region length is increasing, the tunnel region in the channel region will be larger, such that the probabilities of electron to tunnel to the channel region increases."

"Teknologi fabrikasi semikonduktor yang berkembang pesat memungkinkan pengecilan dimensi divais hingga mendekati skala nanometer. Pemodelan klasik menyatakan bahwa konduktivitas suatu penghantar akan berkurang seiring dengan penurunan luas area dan panjang dari penghantar tersebut hingga batasan tertentu di mana efek kuantum mulai berlaku dalam menganalisis pergerakan muatan. Skripsi ini mengobservasi pengaruh miniaturisasi dimensi panjang dan lebar terhadap parameter arus dalam karakteristik I-V nanodioda Si lateral berdasarkan hasil riset terkini. Dari hasil perbandingan data, skripsi ini berhasil menganalisis hubungan kesebandingan terbalik antara dimensi lebar dioda dengan jumlah arus yang mengalir sebagai akibat dari transisi mekanisme transpor muatan dari difusif menjadi balistik. Batasan antara ranah klasik dan kuantum diperkirakan terjadi ketika lebar dioda mendekati ukuran 500 nm.

---

As semiconductor processing technology has been rapidly developed,fabrication of tiny devices approaching a few nanometer is now being possible. Classic theory states that device conductivity will be decreased linearly as device dimensionality getting shrunk until a point where quantum effect is introduced into carrier motion analysis. This thesisobserved the effect of lateral Si nanodiode length and width miniaturization in respect to current level in I-V characteristic based on a newest research. From comparations provided, this paper has analyzed an inversely proportional correlation between diode width to current level significant change due to transition regime from diffusive transport to ballistic mechanism. Boundary between these two is supposed to occur when diode width approaching 500 nm in size."

"Riset ini difokuskan pada karakteristik linier arus-tegangan dioda P-I-N silikon skala nano doping tinggi dalam rentang temperatur dari 50K hingga 250 K serta karakteristik arus-tegangan dan konduktansi dioda P-N Silikon skala nano doping tinggi pada temperatur 5,5K. Untuk itu dioda P-N dan P-I-N dengan konsentrasi doping tinggi difabrikasi pada wafer ultra tipis berstruktur silicon-oninsulator (SOI). Dari hasil fabrikasi telah diperoleh konsentrasi doping tinggi Boron dan Phosphorus pada divais dioda mencapai 1×1020 cm-3 and 2×1020 cm-3, berturut-turut. Pengukuran karakteristik arus-tegangan dioda P-I-N silikon skala nano doping tinggi dilakukan pada beberapa divais dengan lapisan intrinsik sepanjang 200 nm dan 700 nm. Linieritas arus pada rentang forward bias dari 1,5 V hingga 2,0 V dan rentang temperatur dari 50 K hingga 250 K menunjukkan divais ini sesuai untuk sensor temperatur rendah. Pada pengukuran juga diperoleh data bahwa dioda P-I-N silikon skala nano doping tinggi menghasilkan arus yang lebih tinggi saat temperatur diturunkan dalam rentang forward bias dari 1,5 V hingga 2,0 V. Selain itu juga diperoleh data bahwa divais skala nano dengan lapisan intrinsik yang lebih panjang dan lebih lebar akan menghasilkan arus yang lebih tinggi pada rentang forward bias dari 1,5 V hingga 2,0 V dan temperatur dari 50K hingga 250K. Hasil pengukuran pada dioda P-N silikon skala nano doping tinggi pada rentang forward bias hingga 0,1 Volt maupun rentang reverse bias hingga -0,1 Volt menghasilkan beberapa puncak konduktansi yang menunjukkan kesesuaian nilai dengan level energi density of state dua dimensi (2D DOS) dan level energi kombinasi phonon pada temperatur 5,5K. Pada forward bias, level energi diskret heavy hole, light hole, serta kombinasi phonon TA, LA, TO dan LO berkontribusi signifikan pada puncak konduktansi dalam rentang tegangan hingga 0,1 Volt. Demikian juga halnya pada reverse bias, level energi diskret elektron 2-fold valley, 4-fold valley, serta kombinasi phonon TA, LA, TO dan LO berkontribusi signifikan pada puncak konduktansi dalam rentang tegangan hingga -0,1 Volt. Transport elektron pada dioda P-N Silikon dalam skala nano doping tinggi akan mengalami puncak konduktansi saat elektron memiliki energi yang sama dengan level diskret energi 2D DOS. Hal ini membuktikan adanya phonon-assisted tunneling pada dioda P-N silikon skala nano doping tinggi.

---

This report is focused on linier current-voltage (I?V) characteristic of highly-doped nanoscale Silicon P-I-N diodes at temperature from 50K to 250K and also I-V and conductance characteristics of highly-doped nanoscale Silicon P-N diode at temperature 5.5K. For that purpose, we fabricated nano scale P-I-N and P-N diodes within ultra thin silicon-on-insulator (SOI) structures. From fabrication, we achieved high doping concentrations of Boron and Phosphorus in SOI diodes, 1×1020 cm-3 and 2×1020 cm-3, respectively.

Measurement of current-voltage characteristics of highly-doped nanoscale silicon PIN diode is performed on devices with intrinsic layer length of 200 nm and 700 nm. The current linearity under forward bias range from 1.5 V to 2.0 V and temperature range from 50K to 250K shows that these devices are suitable for lowtemperature sensor. The measurement data shows also that highly-doped nanoscale silicon PIN diode produces higher current when the temperature is lowered under forward bias from 1.5 V to 2.0 V. In addition, the data shows that nanoscale devices with longer and wider intrinsic layer would generate higher current under forward bias range from 1.5 V to 2.0 V and temperature from 50K to 250K.

Measurement of highly-doped nanoscale silicon P-N diode under forward bias to 0.1 Volt and also reverse bias to -0.1 Volt results conductance peaks that show relationship with two-dimensional density of state (2D DOS) and phonon combination energy level at temperature 5.5K. Under forward bias, discrete energy level of heavy hole, light hole and phonon combination of TA, LA, TO and LO have significant contribution to conductance peaks in range 0.1 Volt. Also under reverse bias, discrete energy level of electron 2-fold valley, 4-fold valley and phonon combination of TA, LA, TO and LO have significant contribution to conductance peaks in range -0.1 Volt. Electron transport of highly-doped nanoscale silicon P-N diode will experience conductance peaks when it has equal energy with 2D DOS discrete energy level. It proves the existence of phonon-assisted tunneling on highly-doped nanoscale silicon P-N diode."

"Detektor yang baik merupakan divais yang mampu bekerja pada frekuensi yang lebar, peka terhadap foton yang datang dan tidak menimbulkan derau yang mengganggu dalam proses komunikasi maupun dalam bidang instrumentasi.Untuk maksud tersebut dipilih jenis fotodioda jenis p-i-n dengan bahan aktif semikonduktor GaInAsP sebagai campuran empat macam bahan semikonduktor dari komposisi III dan V pada tabel periodik kimiawi.Dalam tesis ini dibahas tentang perhitungan dan analisa karakteristik fotodioda p-i-n, dari analisa diketahui bahwa hal ini sangat dipengaruhi aleh ketebalan lapisan yang atas (p+), sedangkan lapisan i (intrinsik) pada ketebalan tertentu sampai maksimum tidak mengalami peningkatan effisiensi, disamping itu unjuk kerja fotodioda secara umum sangat dipengaruhi pula oleh nilai resistansi bebannya.A good device for detector should operate at. wide band range, and sensitive to incident photon and produce low noise in both fields of communication and instrumentation systems. For that purpose the device used a type of p-i-n photodiode which contains active layers as quaternary of 111 and V compound in periodic system.

This thesis describes design and analysis of p-i-n photodiode to be used as a laser detector for )..= 1,.28 wiz . The Result show that the thickness of first (p+) and second (z) layer will limit the external efficiency of the detector, and also the load resistance will effect influence the performance of the detector."

"This report is focused on the linear region of I-V characteristics of nanoscale highly-doped p-i-n diodes fabricated within ultrathin silicon-on-insulator (SOI) structures with an intrinsic layer length of 200 nm and 700 nm under a forward bias at a temperature range from 50 K to 250 K. The doping concentrations of Boron and Phosphorus in SOI p-i-n diodes are high, 1×1020 cm-3 and 2×1020 cm-3, respectively. The linearity of I-V characteristics of the p-i-n diodes under a certain forward bias voltage range and temperature range from 50 K to 250 K indicate these devices are suitable for low temperature sensing purposes. We conclude that highly-doped p-i-n diodes produce a higher current as the temperature decreases under a certain bias voltage range. Nanoscale diodes with longer and wider intrinsic layers generate higher currents under a certain range of bias voltage and low temperature measurements."