• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권5호
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• pp.282-285
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• 2014

We have investigated the structural and electrical properties of Si-Zn-Sn-O (SZTO) thin films deposited by RF magnetron sputtering at various deposition temperatures from RT to $350^{\circ}C$. All the SZTO thin fims are amorphous structure. The mobility of SZTO thin film has been changed depending on the deposition temperature. SZTO thin film transistor shows mobility of 8.715 $cm^2/Vs$ at room temperature. We performed the electrical stress test by applying gate and drain voltage. SZTO thin film transistor shows good stability deposited at room temperature while showing poor stability deposited at $350^{\circ}C$. As a result, the electrical performance and stability have been changed depending on deposition temperature mainly because high deposition temperature loosened the amorphous structure generating more oxygen vacancies.

• 센서학회지
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• 제29권5호
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• pp.332-335
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• 2020

Drop casting, a solution process, is a simple low-cost fabrication technique that does not waste material. In this study, we elucidate the effect of the concentration of a InGaZnO solution on the electrical properties of drop-cast oxide thin-film transistors. The higher the concentration the larger the amount of remnant InGaZnO solutes, which yields a thicker thin film. Accordingly, the electrical properties were strongly dependent on the concentration. At a high concentration of 0.3 M (or higher), a large current flowed but did not lead to switching characteristics. At a concentration lower than 0.01 M, switching characteristics were observed, but the mobility was small. In addition to a high mobility, sufficient switching characteristics were obtained at a concentration of 0.1 M owing to the appropriate thickness of the semiconductor layer. This study provides a technical basis for the low-cost fabrication of switching devices capable of driving a sensor array.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권7호
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• pp.432-436
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• 2017

IZO transistors with $Al_2O_3$ as gate dielectrics have been investigated. To improve permittivity in an ambient dielectric layer, we grew $Al_2O_3$ by atomic layer deposition directly onto the substrates. Then, we prepared IZO semiconductor solutions with 0.1 M indium nitrate hydrate [$In(NO_3)_3{\cdot}xH_2O$] and 0.1 M zinc acetate dehydrate [$Zn(CH_3COO)_2{\cdot}2H_2O$] as precursor solutions; the IZO solution made with a molar ratio of 7:3 was then prepared. It has been found that these oxide transistors exhibit low operating voltage, good turn-on voltage, and an average field-effect mobility of $0.90cm^2/Vs$ in ambient conditions. Studies of low-voltage driving of IZO transistors with atomic layer-deposited high-k $Al_2O_3$ as gate dielectric provide data of relevance for the potential use of these materials and this technology in transparent display devices and displays.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권7호
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• pp.437-440
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• 2017

We report on amorphous thin-film transistors (TFTs) with indium zinc oxide (IZO) channel layers that were fabricated via a solution process. We prepared the IZO semiconductor solution with 0.1 M indium nitrate hydrate and 0.1 M zinc acetate dehydrate as precursor solutions. The solution- processed IZO TFTs showed good performance: a field-effect mobility of $7.29cm^2/Vs$, a threshold voltage of 4.66 V, a subthreshold slope of 0.48 V/dec, and a current on-to-off ratio of $1.62{\times}10^5$. To investigate the static response of our solution-processed IZO TFTs, simple resistor load-type inverters were fabricated by connecting a $2-M{\Omega}$ resistor. Our IZOTFTbased N-MOS inverter performed well at operating voltage, and therefore, isa good candidate for advanced logic circuits and display backplane.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.161-161
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• 2010

n-type 반도체 특성을 띄는 $SnO_2$ 나노선은 가스 센서, 투명 소자, 태양광 전지 등으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 화학기상증착법으로 성장한 $SnO_2$ 나노선으로 폴리이미드 (PMDA-ODA: PI) 박막을 게이트 절연막으로 이용한 전계효과트랜지스터를 플렉서블 기판에 제작하고 전기적 특성을 분석하였다. 전자 전달 특성 곡선으로부터 n-형의 반도체 특성을 확인하였으며, 대부분의 산화금속 나노선에서와 같이 매우 큰 전기적 히스테리시스가 관찰되었다. 산화금속계통 나노선 소자의 히스테리시스는 나노선 표면에 산소 및 물 분자가 흡착되어 생기는 전자 갇힘 현상이 가장 큰 원인으로 알려져 있는데, 이러한 히스테리시스를 조절하거나 없애는 것은 소자의 특성 향상에 있어 매우 중요하다. 한편 PI 절연막에는 느린 분극 현상을 만드는 OH 반응기가 존재하기 때문에 나노선과는 반대 방향의 히스테리시스를 보일 것으로 예상된다. 본 연구에서는 제작된 $SnO_2$ 나노선 FET에서 PI 게이트 절연막의 경화 정도에 따른 히스테리시스를 조사하였다. FT-IR 측정에 따르면, PI 필름에 존재하는 OH 반응기는 PI를 경화시킴에 따라 감소하였으며 전기적인 히스테리시스도 감소하였다. 따라서, 절연막을 경화시키지 않았을 때는 PI 내부에 다량의 OH 반응기가 존재하여, PI의 히스테리시스가 나노선 히스테리시스보다 더 크게 작용하여, 전체적으로는 PI의 특성인 반시계 (counterclockwise) 방향의 히스테리시스를 나타내었다. 한편, 절연막을 완전히 경화시키면, OH 반응기는 대부분 사라지고 나노선의 히스테리시스만 발현되어 소자는 시계방향의 히스테리시스를 보였다. 이러한 실험결과를 통해, PI 박막을 $250^{\circ}C$ 에서 약 7분간 경화시켰을 때 나노선과 절연막의 히스테리시스가 가장 이상적으로 상쇄되어 전체적으로 히스테리시스가 매우 작아진 것을 관찰할 수 있었다. 이는 향후 나노선 FET의 안정적인 응용에 매우 유용한 결과로 활용될 것으로 예측된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.1-5
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• 2016

The ultimate aims of display market is transparent or flexible. Researches have been carried out for various applications. It has been possible to reduced the process steps and get good electrical properties for semiconductors with large optical bandgaps. Oxide semiconductors have been established as one of the leading and promising technology for next generation display panels. In this paper, alternative treatment processes have been tried for oxide semiconductors of thin film transistors to increase the electrical properties of the thin film transistors and to investigate the mechanisms. There exist a various oxide semiconductors. Here, we focused on InGaZnO, ZnO and InSnZnO which are commercialized or researched actively.

• 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.

• 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.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.371-375
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• 2019

Developing a thin-film transistor with characteristics such as a large area, high mobility, and high reliability are key elements required for the next generation on displays. In this paper, we have investigated the research trends related to improving the reliability of oxide-semiconductor-based thin-film transistors, which are the primary focus of study in the field of optical displays. It has been reported that thermal treatment in a high-pressure oxygen atmosphere reduces the threshold voltage shift from -7.1 V to -1.9 V under NBIS. Additionally, a device with a $SiO_2/Si_3N_4$ dual-structure has a lower threshold voltage (-0.82 V) under NBIS than a single-gate-insulator-based device (-11.6 V). The dual channel structure with different oxygen partial pressures was also confirmed to have a stable threshold voltage under NBIS. These can be considered for further study to improve the NBIS problem.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권4호
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• pp.400-406
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• 2024

Next-generation wide-bandgap semiconductors such as SiC, GaN, and Ga2O3 are being considered as potential replacements for current silicon-based power devices due to their high mobility, larger size, and production of high-quality wafers at a moderate cost. In this study, we investigate the gradual modulation of chemical composition in multi-stacked metal oxide semiconductor thin films to enhance the performance and bias stability of thin-film transistors (TFTs). It demonstrates that adjusting the Ga ratio in the indium gallium oxide (IGO) semiconductor allows for precise control over the threshold voltage and enhances device stability. Moreover, employing multiple deposition techniques addresses the inherent limitations of solution-processed amorphous oxide semiconductor TFTs by mitigating porosity induced by solvent evaporation. It is anticipated that solution-processed indium gallium oxide (IGO) semiconductors, with a Ga ratio exceeding 50%, can be utilized in the production of oxide semiconductors with wide band gaps. These materials hold promise for power electronic applications necessitating high voltage and current capabilities.