• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.551-554
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• 2011

유기박막트랜지스터 개발의 중요한 이슈 중 하나는 용액 공정이 가능한 저전압구동용 고분자 게이트 절연체의 개발이다. 따라서 본 연구에서는 고성능의 저전압구동이 가능한 유기박막트랜지스터를 위한 우수한 성능의 고분자 게이트 절연체 재료인 poly(styrene-r-benzocyclobutene-r-methyl methacrylate) (P(S-r-BCB-r-MMA))을 합성하였다. P(S-r-BCB-r-MMA)는 경화과정에서 부피의 변화가 거의 없기 때문에 우수한 절연특성을 가지는 매우 얇은 고분자 절연체를 제조할 수 있으며, 이는 주파수에 따른 전기용량 변화를 통해 확인할 수 있다. 펜타센 유기반도체를 기반으로 한 유기박막트랜지스터 소자를 제작하였을 경우 전계효과이동도 $0.25cm^2/Vs$, 문턱전압 -2 V, 점멸비 ${\sim}10^5$, 그리고 sub-threshold swing 400 mV/decade로 우수한 성능을 보인다. 본 연구에서 새롭게 소개된 P(S-r-BCB-r-MMA)는 유연 디스플레이와 같은 미래형 전자소자의 구현을 위한 게이트 절연체 소재로서 하나의 가능성을 제공할 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.130-135
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• 2003

최근, poly-Si 박막은 저가의 박막소자응용을 위하여 사용되어 왔다. 그러나, 유리기판 위에서 일반적인 고상결정화(SPC) 방식으로 poly-Si 박막을 얻기는 불가능하다. 이러한 단점 때문에 유리와 같은 저가기판 위에 poly-Si을 결정화하는 연구가 최근 다양하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 급속열처리(RTA)를 이용하여 유연한 기판인 몰리브덴 기판 위에서 a-Si:H를 성장시킨 후 고온결정화에 대한 연구를 진행하였다 고온결정화된 poly-Si 박막은 150$\mu\textrm{m}$ 두께의 몰리브덴 기판 위에 성장되었으며 결정화 온도는 고 진공하에서 $750^{\circ}C$~$1050^{\circ}C$ 사이에서 결정화된 시료에 대하여 결정화도, 결정화 면방향, 표면구조 및 전기적 특성이 조사되었다. 결정화온도 $1050^{\circ}C$에서 3분간 결정화된 시료의 결정화도는 92%를 나타내고 있었다. 결정화된 poly-Si 박막으로 제작된 TFT 소자로부터 전계효과 이동도 67 $\textrm{cm}^2$/Vs을 얻을 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제24권1호
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• pp.54-60
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• 2007

이 논문에서는 게이트 절연막 위에 vapor deposition polymerization(VDP)방법을 사용하여 성막한 유기 점착층을 진공 열증착하여 유기 박막 트랜지스터(OTFTs)소자를 제작할 수 있음을 증명하였다. 우리가 제작한 Staggered-inverted top-contact 구조를 사용한 유기 박막 트랜지스터는 전기적 output 특성이 포화 영역안에서는 포화곡선을, triode 영역에서는 비선형적인 subthreshold를 확실히 볼 수 있음을 발견했다. $0.2{\mu}m$ 두께를 가진 게이트 절연막위에 유기 점착층을 사용한 OTFTs의 장 효과 정공의 이동도와 문턱전압, 그리고 절멸비는 각각, 약 0.4cm2/Vs, -0.8V, 106 이 측정되었다. 게이트 절연막의 점착층으로써 폴리이미드의 성막을 위해, 스핀코팅 방법 대신 VDP 방법을 도입하였다. 폴리이미드 고분자막은 2,2bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane dianhydride(6FDA)와 4,4'-oxydianiline(ODA)을 고진공에서 동시에 열 증착 시킨 후, 그리고 $150^{\circ}C$에서 1시간, 다시 $200^{\circ}C$에서 1시간 열처리하여 고분자화된 막을 형성하였다. 그리고 점착층이 OTFTs의 전기적 특성에 주는 영향을 설명하기 위해 비교 연구하였다.

• 세라미스트
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• 제2권4호
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• pp.35-46
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• 1999

GMR 재료의 응용은 매우 광범위하며 크게 세 분야로 대별할 수 있다. 첫째는 자기 재생 헤드로서 $10Gbit/in^2$ 이상의 고밀도 자기기록 기술에서는 필수 불가결한 재료이다. 둘째는 다양한 분야에 응용될 고감도 자기센서 분야이며, 셋째는 집접화된 자기저항메모리(MRAM) 분야이다. GMR 센서를 사용한 자기헤드는 이미 시판되고 있고 기존의 AMR 재료인 퍼멀로이에 비하여 3~20배 이상으로 신호준위가 크고 사용온도 범위에서 선형성 및 열적안정성도 우수한 것으로 보고되고 있다. MRAM의 경우에는 스핀밸브 GMR 및 TMR 소자를 사용한 연구가 한창 진행중이다. GMR 현상은 발견 된지 고작 10년 밖에 되지 않았으나 GMR 자기센서는 이미 상업적으로 개발되어 응용되고 있다. 이러한 실질적인 응용에 유리한 고지를 선점하고 있는 것은 이방성결합형 스핀밸브 다층박막 구조로서 그 내구성과 특성 향상을 위한 연구가 다양하게 시도되고 있다. GMR현상의 발견은 자성재료분야 연구 및 응용에 있어 새로운 전기를 마련하였으며 특히 자성과 이동현상이 연계된 분야로서 소위 "Magneto-electronics" 또는 "Spintronics" 라는 [51] 새로운 미래기술의 장이 열리고 있다. 현재의 반도체 중심의 "Microelectronics" 기술에서는 전자와 전자공공을 이용하는 기술이라면 "Magneto-electronics" 기술에서는 스핀${\uparrow}$ 및 스핀${\downarrow}$의 두 종류의 전자를 이용하게 된다. 자성체와 도체를 접목한 스핀 트랜지스터 또는 자성체와 반도체를 접목한 스핀-polarized FET(field effect transistor) 등의 새로운 개념의 magnetoelectronics 소자가 창출되고 있다. 따라서 자기이동 현상의 기초 연구, 재료 측면의 연구 및 헤드, MRAM, 센서 등의 응용기술연구가 국내에서 활발하게 이루어져 21세기 새로운 자성전자(magneto-electronics)소자 응용에 경쟁력을 키워야 할 것이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권10호
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• pp.34-41
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• 2010

본 연구를 통해서 대 면적, 저 전력 AMOLED 용용에 적합한 고 개구율 픽셀 보상회로와 이에 대한 구동회로를 제안하였다. 균일도는 다소 떨어지지만 안정성과 이동도가 뛰어난 저온 다결정 실리콘(LTPS) 박막 트랜지스터(TFT)를 기반으로 설계했다. 픽셀의 불량률을 낮추고 배면발광방식에 적합하도록 픽셀 보상회로를 보다 간단하게 개선하여 고 개구율 특성을 갖도록 했다. 제안하는 고 개구율 픽셀 보상회로는 일반적인 구동방식을 사용할 경우 명암비에서 큰 손해를 볼 수가 있으므로, 명암비를 높게 유지하기 위한 구동방식 및 구동회로를 제안하여 검증하였다. 이와 더불어 동영상 특성을 개선하기 위해 black data insertion 방식을 구현할 수 있도록 설계했다. 배면발광방식의 19.6" WXGA AMOLED 패널에 대해 설계했으며, 픽셀의 평균 개구율은 41.9%로 기존에 비해 8.9% 증가했다. TFT의 $V_{TH}$ 편차가 ${\pm}0.2\;V$일 때, 패널의 불균일도와 명암비는 각각 6% 이하와 10만:1 이상으로 예측되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권4호
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• pp.45-52
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• 2009

본 연구를 통해서 대 면적, 고 휘도 AMOLED 응용에 적합한 화소 회로와 이에 대한 구동 방식을 제안하였다. 균일도는 다소 떨어지지만 안정성이 뛰어난 저온 다결정 실리론(LTPS) 박막 트랜지스터(TFT)를 기반으로 설계했다. 영상 화소의 균일도를 향상시키기 위해, 화소 TFT의 $V_{TH}$와 이동도 편차를 함께 보상할 수 있도록 했다. 기존의 이동도 보상 회로가 갖는 문제점을 극복하여 대 면적 패널에 적합하도록 했고, 동영상 특성을 개선하기 위해 black data insertion 방식을 도입하였다. 이동도 보상 시 휘도가 떨어지는 문제를 개선하기 위해, 패널이 두 가지 보상 모드에서 동작할 수 있도록 하였다. 화소 회로를 제어하기 위한 스캔 구동 회로를 최적화하여, 이를 통해서 보정 모드를 쉽게 제어할 수 있었다. 최종 구동 타이밍은 여유 있는 마진으로 안정적인 동작이 가능하다. 14.1" WXGA top emission AMOLED 패널에 대해 설계했으며, 이동도 보상 시간을 1us로 했을 때 패널의 불균일도는 5% 이하로 예측되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.107-107
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• 2000

최근 반도체 소자의 고집적화 및 대용량화의 경향에 다라 MOSFET 소자 제작에 이동되는 게이트 산화막의 두께가 수 nm 정도까지 점점 얇아지는 추세이고 Giga-DRAM급 차세대 UNSI소자를 제작하기 위해 5nm이하의 게이트 절연막이 요구된다. 이런 절연막의 두께감소는 게이트 정전용량을 증가시켜 트랜지스터의 속도를 빠르게 하며, 동시에 저전압동작을 가능하게 하기 때문에 게이트 산화막의 두께는 MOS공정세대가 진행되어감에 따라 계속 감소할 것이다. 따라서 절연막 두께는 소자의 동작 특성을 결정하는 중요한 요소이므로 이에 대한 정확한 평가 방법의 확보는 공정 control 측면에서 필수적이다. 그러나, 절연막의 두께가 작아지면서 게이트 산화막과 crystalline siliconrksm이 계면효과가 박막의 두께에 심각한 영향을 주기 때문에 정확한 두께 계측이 어렵고 계측방법에 따라서 두께 계측의 차이가 난다. 따라서 차세대 반도체 소자의 개발 및 양산 체계를 확립하기 위해서는 산화막의 두께가 10nm보다 작은 1nm-5nm 수준의 박막 시료에 대한 두께 계측 방법이 확립이 되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 습식 산화 공정으로 제작된 3nm-7nm 의 게이트 절연막을 현재까지 알려진 다양한 두께 평가방법을 비교 연구하였다. 절연막을 MEIS (Medim Energy Ion Scattering), 0.015nm의 고감도를 가지는 SE (Spectroscopic Ellipsometry), XPS, 고분해능 전자현미경 (TEM)을 이용하여 측정 비교하였다. 또한 polysilicon gate를 가지는 MOS capacitor를 제작하여 소자의 Capacitance-Voltage 및 Current-Voltage를 측정하여 절연막 두께를 계산하여 가장 좋은 두께 계측 방법을 찾고자 한다.다. 마이크로스트립 링 공진기는 링의 원주길이가 전자기파 파장길이의 정수배가 되면 공진이 일어나는 구조이다. Fused quartz를 기판으로 하여 증착압력을 변수로 하여 TiO2 박막을 증착하였다. 그리고 그 위에 은 (silver)을 사용하여 링 패턴을 형성하였다. 이와 같이 공진기를 제작하여 network analyzer (HP 8510C)로 마이크로파 대역에서의 공진특서을 측정하였다. 공진특성으로부터 전체 품질계수와 유효유전율, 그리고 TiO2 박막의 품질계수를 얻어내었다. 측정결과 rutile에서 anatase로 박막의 상이 변할수록 유전율은 감소하고 유전손실은 증가하는 결과를 나타내었다.의 성장률이 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 줄어들어 성장률이 Silane가스량에 의해 지배됨을 볼 수 있다. UV-VIS spectrophotometer에 의한 비정질 SiC 박막의 투과도와 파장과의 관계에 있어 유리를 기판으로 사용했으므로 유리의투과도를 감안했으며, 유리에 대한 상대적인 비율 관계로 투과도를 나타냈었다. 또한 비저질 SiC 박막의 흡수계수는 Ellipsometry에 의해 측정된 Δ과 Ψ값을 이용하여 시뮬레이션한 결과로 비정질 SiC 박막의 두께를 이용하여 구하였다. 또한 Tauc Plot을 통해 박막의 optical band gap을 2.6~3.7eV로 조절할 수 있었다. 20$0^{\circ}C$이상으로 증가시켜도 광투과율은 큰 변화를 나타내지 않았다.부터 전분-지질복합제의 형성 촉진이 시사되었다.이것으로 인하여 호화억제에 의한 노화 방지효과가 기대되었지만 실제로 빵의 노화는 현저히 진행되었다

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.82.1-82.1
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• 2010

수소화된 비정질 실리콘 박막을 이용한 반도체는 현재 태양전지, 트랜지스터, 매트릭스 배열 및 이미지 센서 등의 분야에서 이용되고 있다. 자세히 이야기 하면, 여러 가지의 광전효과 물질에 대한 특성이 있으며, 가시광선영역에 대하여 > $10^5cm^{-1}$이상의 매우 높은 광흡수계수와 낮은 온도를 갖는 증착공정 등이 있다. 박막의 밴드갭은 약 1.6~1.8eV로서 태양전지의 흡수층과 passivation층으로 적절하다. 여러 가지 종류의 태양전지 중 비정질 실리콘 박막/결정질 실리콘 기판의 구조로 이루어진 이종접합 태양전지는 저온에서 공정이 가능한 대표적인 것으로서 HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin layer)구조로 산요사에 의해 제안된 것이다. 이것은 결정질 실리콘 기판과 도핑된 비정질 실리콘 박막사이에 얇은 진성층 비정질실리콘 박막을 삽입함으로서, 캐리어 전송을 좋게하여 실리콘 기판 표면의 passivation효과를 증대시키는 결과를 가지고 온다. 실험실 규모에서는 약 20%이상의 효율을 보이고 있으며, 모듈에서는 19.5%의 높은 효율을 보이고 있어 실리콘 기판을 이용한 고효율 태양전지로서 각광을 받고 있다. 이러한 이종접합 태양전지의 대부분은 단결정 실리콘을 사용하고 있는데, 점차적으로 다결정 실리콘 기판으로 추세가 바뀌고 있어, 여기에 맞는 표면 passivation 공정 및 분석이 필요하다. 본 발표에서는 다결정 실리콘 기판위에 진성층 비정질 실리콘 박막을 유도결합 플라즈마 화학기상 증착법(ICP-CVD)을 이용하여 제조하여 passivation 효과를 분석한다. 일반적으로 ICP는 CCP(coupled charged plasma)에 비해 약 100배 이상 높은 플라즈마 밀도를 가지고 있으며, 이온 충돌같은 표면으로 작용하는 것들이 기존 방식에 비해서 작다라는 장점이 있다. 먼저, 유리기판을 사용하여 ICP-CVD 챔버내에 이송 한 후 플라즈마 파워, 온도 및 가스비(SiH4/H2)에 따른 진성층 비정질 실리콘 박막을 증착 한 후, 밴드갭, 전도도 및 결합구조 등에 대한 결과를 분석한 후, 최적의 값을 가지고 250um의 두께를 갖는 다결정 실리콘을 기판위에 증착을 한다. 두께(1~20nm)에 따라 표면의 passivation이 되는 정도를 QSSPCD(Quasi steady state Photoconductive Decay)법에 의하여 소수캐리어의 이동거리, 재결합율 및 수명 등에 대한 측정 및 분석을 통하여 다결정 실리콘 기판의 passivation effect를 확인한다. 제시된 데이터를 바탕으로 향후 다결정 HIT셀 제조를 통해 태양전지 효율에 대한 특성을 비교하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권6호
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• pp.351-359
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• 2015

Next-generation displays should be transparent and flexible as well as having high resolution and frame number. The main factor for active matrix organic light emitting diode and next-generation displays is the development of TFTs (thin-film transistors) with high mobility and large area uniformity. The TFTs used for transparent displays are mainly oxide TFT that has oxide semiconductor as channel layer. Zinc-oxide based substances such as indium-gallium-zinc-oxide has attracted attention in the display industry. In this paper, the mobility improvement of low cost oxide TFT is studied for fast operating next-generation displays by overcoming disadvantages of amorphous silicon TFT that has low mobility and poly silicon TFT that requires expensive equipment for complex process and doping process.