• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.4
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• pp.32-43
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• 2023

Resistive Random Access Memory (RRAM), based on resistive switching characteristics, is emerging as a next-generation memory device capable of efficiently processing large amounts of data through its fast operation speed, simple device structure, and high-density implementation. Interface type resistive switching offer the advantage of low operation currents without the need for a forming process. Especially, for RRAM devices based on transition metal oxides, various studies are underway to enhance the memory characteristics, including precise material composition control and improving the reliability and stability of the device. In this paper, we introduce various methods, such as doping of heterogeneous elements, formation of multilayer films, chemical composition adjustment, and surface treatment to prevent degradation of interface type resistive switching properties and enhance the device characteristics. Through these approaches, we propose the feasibility of implementing high-efficient next-generation non-volatile memory devices based on improved resistive switching properties.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.6
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• pp.459-467
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• 2009

$Cd_2GeSe_4$ and $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ films were prepared on indium-tin-oxide(ITO)-coated glass substrates by using thermal evaporation. The crystallization was achieved by annealing the as-deposited films in flowing nitrogen. X-ray diffraction spectra showed that the $Cd_2GeSe_4$ and the $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ films were preferentially grown along the (113) orientation. The crystal structure was rhomohedral(hexagonal) with lattice constants of $a=7.405\;{\AA}$ and $c=36.240\;{\AA}$ for $Cd_2GeSe_4$ and $a=7.43\;{\AA}$ and $c=36.81\;{\AA}$ for $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ films. From the scanning electron microscope images, the $Cd_2GeSe_4$ and $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ films were plated, and the grain size increased with increasing annealing temperature. The optical energy band gap, measured at room temperature, of the as-deposited $Cd_2GeSe_4$ films was 1.70 eV and increased to about 1.74 eV and of the as-deposited $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ films was 1.79 eV and decreased to about 1.74 eV upon annealing in flowing nitrogen at temperatures from $200^{\circ}C$ to $500^{\circ}C$. The dynamical behavior of the charge carriers in the $Cd_2GeSe_4$ and $Cd_2GeSe_4:Co^{2+}$ films were investigated by using the photoinduced discharge characteristics technique.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2005.07a
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• pp.28-29
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• 2005

본 논문에서는 MEH-PPV와 DFPP의 폴리머 물질을 이용하여 photovoltaic device가 제작되었고, 그림 1에 두 물질의 분자 구조가 보여진다. Photovoltaic cell의 전기-광학적 특성은 활성층의 폴리머 물질에 의해 결정된다. 이러한 특성을 알아보기 위해서 홉수 스펙트럼이 측정되었다. DFPP는 chloroform, chlorobenzen, THF, acetone에 잘 녹았으며, 본 논문에서는 chloroform이 용매로 사용되었다. 제작 공정은 다음과 같다. 인듐 주석 산화물 (ITO)이 증착된 유리기판은 photolithography 공정을 거친 후, 왕수(HNO$_{3}$ + HCL)로 식각됨으로서 전극의 패턴이 제작되었다. 그리고 ITO 전극 패턴 된 유리기판 위에 PEDOT (CH8000, Baytron)이 코팅된 후 Ar이 주입되는 Convection Oven을 이용하여 120$^{\circ}$C에서 2시간 동안 열처리되어 수분이 제거되었다. 활성층에는 MEH-PPV와 DFPP가 9:1과 2.33:1로 혼합된 폴리머가 사용되었고, 이것은 0.3 %w.t.가 되도록 chloroform에 넣어 5시간 동안 스핀바를 돌려서 용해되었다. 이 용액은 ITO 전극 패턴이 형성된 글라스 위에 3000 rpm으로 45 초간 스핀코팅 되었다. 이 때 얻어진 유기물 박막층은 80$^{\circ}$C의 Ar이 주입되는 convection oven에서 3시간 동안 경화되었다. 경화된 단층 유기물 박막층 위에 Li-Al이 1000 ${\AA}$의 두께로 증착되어 전극이 형성되었고, 이후 질소가 채워진 globe box에서 소자는 encapsulation되어 산소와 수분에 대한 영향으로부터 차단되었다. 상기의 공정으로 제작된 소자의 박막구조는 그림 2에서 보여진다. 그림 3은 MEH-PPV와 DFPP를 혼합했을 때의 흡수 스펙트럼이다. 최대 흡수 파장은 511 nm였다. 그리고 photovoltaic cell의 V-I 특성 결과가 그림 4와 같이 측정되었다. 측정에서는 300${\sim}$700 nm의 파장대를 갖는 태양광 모사계가 사용되었고, 셀의 면적은 10 mm$^{2}$였다. 그림 5의 I-V 특성으로부터 MEH-PPV와 DFPP가 9:1 로 혼합했을 때보다 2.33:1 로 혼합했을 때, photovoltaic device의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. 빛이 75 mW/cm$^{2}$ 의 세기로 조사될 때 9:1과 2.33:1로 혼합된 소자의 open circuit voltage (V$_{oc}$)는 비슷하지만, short circuit current Density (J$_{sc}$)는 각각 -1.39 ${\mu}$A/cm$^{2}$ 와 -3.72${\mu}$A/cm$^{2}$ 로 약 2.7배 정도 증가되었음을 볼 수 있다. 이러한 결과를 통해 electron acceptor인 DFPP의 비율이 높아질수록 photovoltaic cell의 conversion efficiency가 더 크게 됨을 확인할 수 있다. 그러므로 효율이 최대가 되는 두 폴리머의 혼합 비율이 최적화되는 조건을 찾는 것은 매우 중요한 연구가 될 것이다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.16 no.3
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• pp.168-172
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• 2006

We studied the magnetic and the related electronic properties of Ni-doped rutile $TiO_{2-{\delta}}$ films (including oxygen deficiency $\delta$) prepared using a sol-gel method. A room-temperature ferromagnetism was observed in the $TiO_{2-{\delta}}$ : Ni films with the saturation magnetization ($M_S$) decreasing with increasing Ni doping and remaining constant above 6 at% Ni doping. The observed ferromagnetism below 6 at% Ni doping is interpreted as due to magnetic polaron formed by a trapped electron in oxygen vacancy and magnetic impurity ions around it. For small Ni doping, $M_S$ up to $3.7{\mu}B/Ni$ was obtained. The ferromagnetism for Ni doping above 6 at% is interpreted as due to the existence of Ni clusters that can explain the p-n conductivity transition observed by Hall effect measurements.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.13 no.4
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• pp.155-159
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• 2003

We report on the annealing effect and ferromagnetic characteristics of Zn$_{0.7}$Mn$_{0.3}$O film prepared by sol-gel method on the silicon (100) substrate using field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffractometry (XRD) and superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometry. Magnetic measurements show thatZn$_{0.7}$Mn$_{0.3}$O films exhibit ferromagnetism at 5 K revealing the coercive field of ∼110 Oe for as grown sample and 360, 1035 Oe for samples annealed at 700, 800 $^{\circ}C$, respectively. Our experimental evidence suggests that ferromagnetic precipitates of a manganese oxide may be responsible for the observed ferromagnetic behaviors of the film.he film.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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• v.14 no.5
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• pp.438-443
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• 2021

This paper uses a multiplex deposition sputter system and aims to improve transmittance and reduce production costs by depositing a CdS thin film on an ITO glass substrate. When manufacturing CdS thin films, we wanted to find excellent conditions when manufacturing solar cells by changing heat treatment time. It was observed that thickness and sheet resistance were not significantly different depending on heat treatment time changes. The specific resistance was measured from a minimum of 6.68 to a maximum of 6.98. When the heat treatment time was more than 20 minutes, the transmittance was measured to be more than 75%. When the heat treatment time was 10 minutes, the bandgap was 3.665 eV and more than 20 minutes was 3.713 eV, which was measured as the same result. The XRD analysis showed that the structure of CdS was hexagonal and only CdS thin films were deposited without any other impurities. The result of calculating the FWHM was a maximum of 0.142 when the heat treatment time was 20 minutes, and a minimum of 0.133 when the heat treatment time was 40 minutes, so there was no significant difference in the FWHM when the heat treatment time was changed. The particle size was measured at 11.65 Å when the heat treatment time was 40 minutes, and at 10.93 Å when the heat treatment time was 20 minutes.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.60.2-60.2
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• 2011

본 연구에서는 Indium-free 및 gallium-free 기반의 산화물 TFT를 제작하기 위해 n-type $TiO_2$ 반도체 기반의 thin film transistor ($Mo/TiO_{2-x}/SiO_2/p+\;+Si$)를 oxygen deficient black $TiO_{2-x}$ 타겟을 이용하여 DC magnetron sputtering 공법으로 제작하고 그 특성을 분석하였다. DC magnetron sputtering 공법으로 성막된 $TiO_{2-x}$ semiconductor의 전기적, 광학적, 화학적 결합 에너지 및 구조적 특성 분석을 위해 semiconductor parameter analyzer (Aglient 4156-C), UV/Vis spectrometer, X-ray Photoelectron Spectroscopy, Transmission Electron Microscopy를 각각 이용하여 분석하였으며 이를 RTA 전/후 특성 비교를 통하여 관찰하였다. $TiO_{2-x}$ TFT의 소자 특성은 RTA 열처리 전/후 전형적인 insulator 특성에서 semiconductor 특성으로 변화되는 것을 관찰할 수 있었으며, 최적화된 열처리 공정에서 filed effect mobility 0.69 $cm^2$/Vs, on to off current ratio $2.04{\times}10^7$, sub-threshold swing 2.45 V/decade와 Vth 10.45 V를 확보할 수 있었다. 또한 RTA 열처리 후 밴드갭이 3.25에서 3.41로 확장되는 특성을 나타내었다. 특히 RTA 열처리 후 stoichiometric $TiO_2$ 상태와는 다른 $Ti^{2+}$, $Ti^{3+}$, $Ti^{4+}$ 등의 다양한 oxidation states가 관찰되었으며 이러한 oxidation states를 $TiO_{2-x}$ 박막에서의 oxygen deficient 상태와 연관시킴으로써 oxygen vacancy의 n-type dopant로의 거동을 확인하였다. $TiO_2$ 채널 기반의 TFT 특성을 통하여서 indium free 또는 gallium free 산화물 채널로써의 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.54.1-54.1
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• 2010

산화물 기반의 TFT는 유리, 금속, 플라스틱 등 기판 종류에 상관없이 균일한 제작이 가능하며, 상온 및 저온에서 대면적으로 제작이 가능하고, 저렴한 비용으로 제작 가능하다는 장점 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 현재 TFT 물질로 많이 연구되고 있는 산화물은 ZnO (3.4 eV)나 InOx (3.6 eV), GaOx (4.9 eV), SnOx(3.7 eV)등의 물질과 각각의 조합으로 구성된 재료들이 주로 사용되고 있으며, 가장 많은 연구가 이루어진 ZnO 기반의 TFT는 mobility와 switching 속도에서 우수한 특성을 보이나, 트렌지스터의 안정성이 떨어지는 것으로 보고 되고 있다. 그러나 IGZO 물질의 경우 결정학적으로 비정질이며 상온 및 저온에서 대면적으로 제작이 가능하고, 높은 전자 이동도의 특성을 가지고 있는 장점 때문에 최근 차세대 산화물 트렌지스터로 각광받고 있다. IGZO TFT 소자의 경우 Ag, Au, In, Pt, Ti, ITO 등 다양한 전극 물질이 사용되고 있는데, 이들 중 active channel과 ohmic contact을 이루는 Al, Ti, Ag의 적용을 통해 향상된 성능을 얻을 수 있다. 하지만 이들 전극 재료는 TFT 소자 제작시 필수적인 열처리 공정에 노출되면서 active channel 과 전극 사이 계면에 문제점을 야기할 수 있다. 특히, Ti의 경우 산화가 잘되기 때문에 전극계면에 TiO2를 형성하여 contact resistance의 큰 영향을 미치는 것으로 보고 되고 있다. 본 연구에서는 ohmic 전극재료인 Ti 또는 Ti/Au를 적용하여 TFT 소자 제작 및 특성에 대한 평가를 진행했으며, 열처리에 따른 전극과 IGZO 계면 사이의 미세구조와 전기적인 특성간의 상관관계를 연구하였다. 이를 통해, 소자 제작 공정을 최적화하고 신뢰성 있는 소자 특성을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.3
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• pp.166-170
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• 2002

Artificial $BaTiO_3$(BTO)/$SrTiO_3$(STO) oxide superlattice have been deposited on MgO (100) single crystal substrate by pulsed laser deposition(PLD) method. The stacking periodicity of BTO/STO superlattice structure was varied from $BTO_{1\;unit\; cell}/STO_{1\;unit\; cell}$ to $BTO_{125\;unit\; cell}/STO_{125 \;unit \;cell}$ thickness with the total thickness of 100 nm. The result of X-ray diffraction showed the characteristics of superlattice in the BTO/STO multilayer structure. we have also confirmed that there was no interdiffusion at the interface between BTO and STO layers by high resolution transmission electron microscopy(HRTEM). The dielectric constant of superlattice increased with decreasing stacking periodicity of the BTO/STO superlattice within the critical thickness. The dielectric constant of the BTO/STO superlattice reached a maximum i.e., 1230 at a stacking perioicity of $BTO_{2\;unit\; cell}/STO_{2\;unit\; cell}$ .

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.114-114
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• 2008

반도체 device의 성능을 향상시키기 위하여 패턴은 더욱 더 고 집적화 되고 배선 또한 다층배선 구조를 가지게 되었으며 요구되는 선폭 또한 더욱 미세화 되어 CMP 공정이 도입되게 되었다. 이러한 CMP 공정에 사용되는 소모품으로는 크게 세 가지의 중요한 부분으로 나눌 수 있다. 그것은 slurry와 pad, conditioner이다. 그중에 pad conditioning 공정은 CMP 공정시 pad의 마모에 따라 감소하는 removal rate(RR)값을 회복시키기 위한 공정으로 마모된 pad의 표면을 활성화 시켜주는 중요한 공정이다. 하지만 pad conditioning 공정을 장시간 진행하게 되면 conditioner 표면에 오염물이 발생하게 되며, 오염물로 인하여 wafer표면에 scratch 및 defect을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 conditioner의 표면을 변화시켜 공정중의 오염이 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 oxide CMP 실험을 통하여 conditioner표면에 오염물이 발생함을 확인하였으며 energy dispersive spectroscopy(EDS) 분석을 통하여 주오염물의 성분이 oxide slurry중 silica임을 확인하였다. Conditioner의 표면을 소수성으로 만들기 위하여 self assembled monolayer(SAM) 방법을 이용하여 표면에 코팅을 하였으며, 소수성 박막이 코팅된 conditioner와 코팅되지 않은 conditioner의 비교 실험을 통하여 오염 정도를 비교하였다.