고성능의 미래 첨단 전자 소자를 얻기 위해 트랜지스터가 축소화되고 고집적화 됨에 따라, 에너지 효율이 높고 소비 전력이 낮은 전자 기기를 얻는 것이 중요해졌다. 이를 위해 유전체 물질 제어, subthreshold swing (SS) 감소, 접촉 저항 최소화 등 저전력 소모를 위하여 많은 접근 방식이 연구되어왔다. 기존의 접합 전계 효과 트렌지스터 (JFET)는 유전체 구조가 없어 게이트 전압이 효과적으로 채널에 전달될 수 있고 이는 게이트 전압의 동작 범위를 줄여 SS가 더욱 가파른 값을 가질 수 있도록 한다.
본 연구에서는 JFET 구조에 절연체/게이트 구조를 적층함으로써 JFET/MISFET 하이브리드 게이트를 갖는 소자 구조를 제안한다. 이때 추가적인 MISFET 게이트는 JFET 단일 동작보다 더 향상된 on/off ratio를 갖도록 하며 이러한 J-MISFET 소자는 60mV/dec의 이상적인 값에 가까운 SS 값을 갖고, 105 이상의 on/off ratio 및 hysteresis가 없는 동작 특성을 보인다. 두 이종 게이트는 dual-gate 시너지 효과를 만들어내어 두꺼운 채널일수록 SS 값이 증가하는 일반적인 양상을 극복할 수 있으며 42nm의 두꺼운 채널에서도 76.2mV/dec의 SS 값을 보인다. 뿐만 아니라, junction 게이트와 또 다른 게이트 사이에 다른 입력 전압이 인가되는 이전에 연구된 접합 장치에서의 로직 동작과는 달리 J-MIS는 0.5V의 극히 적은 공급 전압 내에서 각 JFET과 MISFET 게이트에 인가되는 입력 전압이 완벽히 일치하는 확실한 dual-gate 로직 수행이 가능하다. J-MISFET에서의 빛 반응은 1.7x10³A/W의 높은 responsivity, 완벽한 redark 특성, 그리고 빠른 광 스위칭 동작을 보인다. 또한, J-MISFET은 로직과 빛 반응을 결합하여 성공적인 아날로그/디지털 데이터 변환 및 암호화/복호화 과정을 수행할 수 있다. 이러한 결과는 이종의 게이트 구조를 하이브리드화하는 새로운 소자 구성으로 가는 길을 밝히고 해당 소자의 다기능으로의 적용에 대한 가능성을 증명할 것으로 예상한다.