• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권6호
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• pp.547-555
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• 2023

High-density crossbar arrays based on storage class memory (SCM) are ideally suited to handle an exponential increase in data storage and processing as a central hardware unit in the era of AI-based technologies. To achieve this, selector devices are required to be co-integrated with SCM to address the sneak-path current issue that indispensably arises in such crossbar-type architecture. In this perspective, we first summarize the current state of tellurium-based threshold-switching devices and recent advances in the material, processing, and device aspects. We thoroughly review the physicochemical properties of elemental tellurium (Te) and representative binary tellurides, their tailored deposition techniques, and operating mechanisms when implemented in two-terminal threshold switching devices. Lastly, we discuss the promising research direction of Te-based selectors and possible issues that need to be considered in advance.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.785-792
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• 2012

본 연구에서는 고속 및 저전력 스위칭 소자 응용을 위하여 n-채널 무접합 및 반전모드 MuGFET 와 p-채널 무접합 및 축적모드 MuGFET의 기판전압에 따른 전류-전압 특성을 측정하고 비교 분석하였다. 기판전압에 따른 문턱전압과 포화 드레인 전류 변화로부터 n-채널 소자에서는 반전모드 소자가 무접합 소자보다 변화량이 크며 p-채널 소자에서는 무접합 소자가 축적모드 소자보다 변화량이 큰 것을 알 수 있었다. 전달컨덕턴스 변화는 n-채널 소자보다 p-채널 소자의 변화량이 큰 것을 알 수 있었다. 그리고 subthreshold swing 특성으로부터 n-채널 소자와 p-채널 무접합 소자는 기판전압 변화에 따라 S값의 변화가 거의 없지만 p-채널 축적모드 소자는 기판전압이 양의 방향으로 증가할 때 S 값이 증가하는 것으로 관측되었다. 기판전압을 이용한 고속 및 저전력 스위칭 소자 응용 측면에서는 n-채널 소자에서는 반전모드 소자가 p-채널 소자에서는 무접합 소자가 더 좋은 특성을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권8호
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• pp.1-5
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• 2009

본 논문에서는 저전압에서 다결정 실리콘(Polycrysta1line Silicon: Poly-Si) 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistors: TFTs) 의 문턱전압(threshold voltage)의 불균일성을 보상한 새로운 AMOLEDs(Active Matrix Organic Light Diodes) 구동 회로를 제안한다, 제안한 회로는 6개의 스위칭, 1개의 드라이빙 TFT와 1개의 저장 콘덴서로 구성되어 있으며, SPICE 시뮬레이션을 통해 구동회로의 동작을 검증하였다. 시뮬레이션 결과 5V정도의 낮은 구동 전압($V_{DD}$)에서 제안한 화소 구동회로의 OLED 출력 전류는 0.8%정도의 오차를 갖는 반면 기본적인 구동회로의 경우 약20%정도의 오차를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 본 논문에서 제안한 화소 구동회로는 OLED의 전류를 결정하는 driving TFT의 threshold voltage 변화에 따른 전류의 변화를 성공적으로 보상하였고, 안정화된 전류를 OLED를 흘려주어 기본적인 화소 회로가 가지고 있던 불균일화의 문제를 해결함을 알 수 있다.

• 전자공학회논문지D
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• 제34D권12호
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• pp.89-100
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• 1997

This paper investigated a new type of low voltage threshold switch (LVTS). As distinguished from the many other types of electronic threshold switches, the LvTS is ; voltage controlled, occurs at low voltages ($V_{2}$ $O_{5}$lV devices. The average low threshold voltage < $V_{LVT}$>=218 mV (standard deviation =24mV~kT/q, where T=300K), and was independent of the device area (x100) and amorphous oxide occurred in an ~22.angs. thick interphase of the V/amorphous- $V_{2}$ $O_{5}$ contacts. At $V_{LVT}$ there was a transition from an initially low conductance (OFF) state into a succession of quantized states of higher conductance (ON). The OFF state was spatically homogeneous and dominated by tunneling into the interphase. The ON state conductances were consistent with the quantized conductances of ballistic transport through a one dimensional, quantum point contact. The temeprature dependence of $V_{LVT}$, and fit of the material parameters (dielectric function, barrier energy, conductivity) to the data, showed that transport in the OFF and ON states occurred in an interphase with the characteristics of, respectively, semiconducting and metallic V $O_{2}$. The experimental results suggest that the LVTS is likely to be observed in interphases produced by a critical event associated with an inelastic transfer of energy.rgy.y.rgy.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제7권11S호
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• pp.3684-3693
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• 2000

본 논문에서는 다양한 트래픽을 수용해야 하는 차세대 인터넷에서 핵심적인 기능을 담당하는 고속 패킷스위치를 위한 동적우선권제어함수(Dynamic Priority Control Function)이 개념을 도입하고 TBPJ(Threshold-based Bernoulli Priority Jump) 방식에 대한 성능분석을 하였다. 동적우선권제어함수(Dynamic Priority Control Function)는 시스템의 상태에 따라 각 트래픽에 우선권을 동적으로 할당하여 패킷의 스케쥴링(scheduling)을 제어하는 함수 f(.)이다. 클래스 1의 손실민감(loss-sensitive) 트래픽과 클래스 2의 지연민감(delay-sensitive) 트래픽이 고속 패킷스위치의 모든 입력포트에 동일하게 입력되고 스위칭속도(switching capacity)가 m인 $N\timesN$용량의 고속 패킷스위치에 TBPJ 방식의 DPCF 함수를 적용하여 성능을 분석하였다. 이때 스위치는 유한한 크기의 입력 버퍼와 무한크기의 출력버퍼로 구성되어 있고 슬롯 단위로 동기방식(synchronous)으로 동작한다고 가정하였다. TBPJ 방식은 각 입력버퍼에 대기하고 있는 현재 트래픽의 양과 시스템 버퍼의 문턱값(threshold)에 따라 서비스 순위를 동적으로 할당하여 효율적인 스케쥴링이 이루어지도록 한다. 성능분석을 통하여 TBPJ 제어방식이 기존의 우선권 제어 방식보다 성능 및 효율성에 있어서 우수함을 입증하였다. 즉 TBPJ 방식을 적용하여 성능을 분석한 결과 손실민감 트래픽의 QoS(Quality of Service)를 만족시키기 위하여 패킷스위치를 스위치플랜으로 구현하는 경우 병렬로 (즉 m=2) 구성하면 충분하다는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.311-311
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• 2016

최근 고성능 디스플레이 개발이 요구되면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 산화물 반도체에 대한 연구 관심이 급증하고 있다. 여러 종류의 산화물 반도체 중 a-IGZO (amorphous indium-gallium-zinc oxide)가 높은 전계효과 이동도, 저온 공정, 넓은 밴드갭으로 인한 투명성 등의 장점을 가지며 가장 연구가 활발하게 보고되고 있다. 기존에는 SG(단일 게이트) TFT가 주로 제작 되었지만 본 연구에서는 DG(이중 게이트) 구조를 적용하여 고성능의 a-IGZO 기반 박막 트랜지스터(TFT)를 구현하였다. SG mode에서는 하나의 게이트가 채널 전체 영역을 제어하지만, double gate mode에서는 상, 하부 두 개의 게이트가 동시에 채널 영역을 제어하기 때문에 채널층의 형성이 빠르게 이루어지고, 이는 TFT 스위칭 속도를 향상시킨다. 또한, 상호 모듈레이션 효과로 인해 S.S(subthreshold swing)값이 낮아질 뿐만 아니라, 상(TG), 하부 게이트(BG) 절연막의 계면 산란 현상이 줄어들기 때문에 이동도가 향상되고 누설전류 감소 및 안정성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. Dual gate mode로 동작을 시키면, TG(BG)에는 일정한 positive(or negative)전압을 인가하면서 BG(TG)에 전압을 가해주게 된다. 이 때, 소자의 채널층은 depletion(or enhancement) mode로 동작하여 다른 전기적인 특성에는 영향을 미치지 않으면서 문턱 전압을 쉽게 조절 할 수 있는 장점도 있다. 제작된 소자는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝을 진행한 후 BG 형성을 위해 150 nm 두께의 ITO를 증착하고, BG 절연막으로 두께의 SiO2를 300 nm 증착하였다. 이 후, 채널층 형성을 위하여 50 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였고, 소스/드레인(S/D) 전극은 BG와 동일한 조건으로 ITO 100 nm를 증착하였다. TG 절연막은 BG 절연막과 동일한 조건에서 SiO2를 50 nm 증착하였다. TG는 S/D 증착 조건과 동일한 조건에서, 150 nm 두께로 증착 하였다. 전극 물질과, 절연막 물질은 모두 RF magnetron sputter를 이용하여 증착되었고, 또한 모든 patterning 과정은 표준 photolithography, wet etching, lift-off 공정을 통하여 이루어졌다. 후속 열처리 공정으로 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $300^{\circ}C$ 온도에서 30 분 동안 진행하였다. 결과적으로 $9.06cm2/V{\cdot}s$, 255.7 mV/dec, $1.8{\times}106$의 전계효과 이동도, S.S, on-off ratio값을 갖는 SG와 비교하여 double gate mode에서는 $51.3cm2/V{\cdot}s$, 110.7 mV/dec, $3.2{\times}108$의 값을 나타내며 훌륭한 전기적 특성을 보였고, dual gate mode에서는 약 5.22의 coupling ratio를 나타내었다. 따라서 산화물 반도체 a-IGZO TFT의 이중게이트 구조는 우수한 전기적 특성을 나타내며 차세대 디스플레이 시장에서 훌륭한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.78.2-78.2
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• 2012

최근 PRAM의 집적도 향상 및 3차원 적층에 의한 메모리 용량 향상을 위해 셀 선택 스위치로서 박막형 Ovonic Threshold Switching (OTS) 소자를 적용한 Cross bar 구조의 PRAM이 제안된 바 있다. OTS 소자는 비정질 칼코지나이드를 핵심층으로 하는 2단자 소자로서 고저항의 Off 상태에 특정 값 (문턱스위칭 전압) 이상의 전압을 가해주면 저저항의 On 상태로 바뀌고 다시 특정 값 (유지전압) 이하로 전압을 감소시킴에 따라 고저항의 Off 상태로 복원하는 특성을 갖는다. 셀 선택용 스위치로 적용되기 위해서는 핵심적으로 On-Off 상태간의 가역적인 변화 중에도 재료가 비정질 구조를 안정하게 유지해야 하며 전기적으로는 Off 상탱의 저항이 크고 또한 전류값의 점멸비가 커야 한다. GeSe는 이원계 재료로서 단수한 구성에도 불구하고 OTS 소자가 갖추어야할 기본적인 특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 GeSe로 구성된 OTS 재료에 경원소인 질소를 첨가하여 비정질 상태의 안정성과 소자특성의 개선 효과를 조사하였다. RF-puttering 시 Ar과 $N_2$의 혼합 Gas를 사용하여 조성이 $Ge_{62}Se_{38}$ ($N_2$ : 3%)인 박막을 제작하여 DSC를 통해 결정화온도(Tx)를 확인하였고, $N_2$ gas의 함유량이 각각 1 %, 2 %, 3 %인 $Ge_{62}Se_{38}$인 박막을 전극의 접촉 부 면적이 $10{\times}10\;{\mu}m^2$인 cross-bar 구조의 소자로 제작하여 Threshold switching voltage ($V_{th}$), Delay time ($t_d$), $I_{on}/I_{off}$ 그리고 Endurance 특성을 평가하였다. DSC 분석 결과 $N_2$ 가 3 % 첨가된 GeSe 박막은 Tx가 $371^{\circ}C$에서 $399^{\circ}C$로 증가되었다. $N_2$가 1% 첨가된 GeSe 소자를 측정한 결과 $V_{th}$의 변화 없는 가운데 $I_{on}/I_{off}$이 약 $2{\times}10^3$에서 $5{\times}10^4$로 향상되었다. Endurance 특성 역시 $10^4$에서 $10^5$번으로 향상되었다. $t_d$의 경우 비정질 상태의 저항 증가로 인해 약 50% 증가되었다. 이러한 $N_2$의 첨가로 인한 비정질 GeSe 박막의 변화 원인에 대한 분석 결과를 소개할 예정이다.