고유전 (Ba, Sr)TiO₃ (BST) 박막을 이용한 DRAM storage capacitor의 저전계 영역에서의 전하손실을 발생시키는 커패시터의 누설전류는 유전완화전류와 진성 누설전류로 이루진다고 알려져 있다. 특히, 기가급 DRAM의 동작 전압(~IV)에서 유전완화전류가 진성 누설전류에 비해 훨씬 크기 때문에 이에 대한 심도 있는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 thermally stimulated current (TSC) 측정법을 BST 박막에 처음으로 적용하여 트랩의 에너지 level 및 공정변화에 따른 트랩 밀도의 상대적 평가를 하였다. 그리고, 기존에 사용되던 전류-전압(I-V) 측정이나 전류-시간(I-t) 측정과 비교 및 분석함으로써 유전완화 전류의 원인을 규명하고 TSC 측정법의 신뢰성을 살펴보았다. 먼저 안정적인 TSC 측정을 위해 전계, 시간, 온도 및 승온속도에 따른 polarization condition을 알아보았다 이 조건을 이용한 TSC 측정으로부터 BST 박막에서의 트랩의 energy level이 0.20(±0.01) eV와 0.45(±0.02) eV임을 알 수 있었다. Rapid thermal annealing (RTA)을 이용한 후속 열처리에 따른 TSC 측정을 통하여 이 트랩들이 산소결핍(oxygen vacancy)에 기인함을 확인할 수 있었다. MIM BST 커패시터의 열처리에 대한 TSC 특성은 전류-전압(I-V) 및 전류-시간(I-t) 특성과 같은 경향성을 보인다. 이것은 TSC 측정이 BST 박막내의 트랩을 평가하는데 있어서 매우 효과적인 방법이라는 것을 보여준다.
고유전 커패시터의 유전완화 특성은 시간영역에서 나타나는 커패시터의 동적특성으로 이해될 수 있으며 이것은 DRAM의 재충전 시간동안 충전된 전하를 잃어버리는 가장 주된 요인으로 인식된다. 그러므로 DRAM 동작에 미치는 영향을 고려하기 위하여 고유전 커패시터의 유전완화에 대한 등가회로를 만드는 것이 필수적이다. 그러나 아직까지 등가회로를 만들 수 있는 일반적이고 이론적인 방법이 제시되지 않고 있다. 근 본 연구에서는 고유전 커패시터의 등가회로를 주파수 영역에서 모델링하는 새로운 방법을 개발하였다. 이 방법은 이론적인 체계를 갖춘 일반적인 방법이다. 또한, 본 연구에서는 실험과정을 통해서 이 방법의 타당성으로 확인하였고, 궁극적으로 새로운 방법으로 얻어진 등가회로를 활용하여 유전완화가 DRAM 동작에 미치는 영향을 고찰하였다.
강유천체 $Pb_5Ge_{3-x}Ti_xO_{11}$ 단결정을 x=0.015, 0.021, 0.03의 조성에 대하여 Czochralski법으로 성장시켰으며, 성장시킨 단결정의 색상은 맑고 투명한 연한 노란색이었다. $Pb_5Ge_{3-x}Ti_xO_{11}$ 단결정의 유전완화에 관한 연구를 위한 측정은 주파수범위 100 Hz에서 10 MHz까지 온도범위 $20^{\circ}C$에서 $600^{\circ}C$까지 변화 시키면서 하였다. 측정결과 유전을 최대값이 되는 온도는 Ti 성분이 증가함으로 낮은 온도로 이동하였으며, 유전율의 최대값의 크기는 Ti 성분의 증가에 따라 감소하였다. $Pb_5Ge_{3-x}Ti_xO_{11}$ 단결정의 유전응답의 주파수 의존성은 완화시간 분포와, Debye 완화형태를 가졌으며, 유전적 거동은 캐리어가 우세한 반응의 특징을 나타내었다.
We experimentally investigated the dielectric relaxation phenomena of a liquid crystal monolayers by the Displacement current techique and displacement current flowing across monolayers is analyzed using rod-like molecular model. It is revealed that the dielectric reaxation time $\tau$ of monolaters in the isotropic polar orientational phase is determined using a linear relashionship between the monolayers compression speed $\alpha$ and the molecular area. The dielectric relaxation time of phospholipid monolayers was examined on the basis of the analysis developed here.
$Li_2B_4O_7$의 완화현상은 이온 깡총뛰기에 의한 것과, 공간전하에 의한 완화현상의 두 가지 종류가 나타나며 이들의 완화시간은 실온 이상에서 모두 $10^2sec$보다 짧은 것으로 보고되었다. 지금까지 논의되지 않은 매우 낮은 주파수 (mHz 혹은 Hz)에서 나타나는 완화현상을 관찰하기 위하여 $30{\sim}500^{\circ}C$ 온도영역에서 TSDC(Thermally Stimulated Depolarization Current) 특성에 관한 실험과 사각형 파의 바이어스 전압을 인가하였을 때의 유전특성 조사에 의하여 이온 및 전자 trap에 의한 완화특성을 논의하였다. TSDC 조사를 통하여 $Li_2B_4O_7$의 TSDC 전류곡선이 두 개의 anomaly를 갖고 있는 것으로 나타났다. TSDC 에서 나타난 anomaly는 공간전하보다 수천배나 더 긴 완화시간을 갖고 있는 것으로 밝혀졌으며 이 중 저온 쪽의 anomaly는 공간전하 층에 수입된 전자들이 양의 공간전하 층에 trap 되어 공간전하의 재 분포를 방해하는 역할을 하여 trap 되어 있던 전자와 이온이 서로 분리되면서 공간전하의 재 분포가 이루어지는 전도기구에 기인하는 것으로 여겨진다. 또한 고온쪽의 anomaly는 음의 전하운반자가 전극에 흡착되어 나타나는 완화 mechanism으로 생각된다.
$(Ba_{0.85}Ca_(0.15)TiO_3+ZnO$ 세라믹 커패시터는 ZnO를 0.1~0.4몰로 변화시켜 시편을 제조하였다. 본 연구에서는 고전압용 세라믹 커패시터의 구조적 및 전기적 특성에 관하여 연구하였다. 세라믹 커패시터의 상대밀도는 모든시료에서 높았다. 입자의 크기는 $1.0~1.22[\mum]$ 정도의 작은 크기이었으며 ZnO의 첨가량이 0.3몰일 때 가장 크게 성장하였다. 입자의 크기가 클 때 시정수는 증가하였다. 세라믹 커패시터의 온도계수는 0.12~10[kHz]에서 100[ppm]이하로 온도변화에 대해 유전율이 안정하였다. 유전 완화시간은 $[110^{\circ}C]$이상에서 계면분극의 영향으로 감소하였으며 $110[^{\circ}C]$이하에서는 상유전층의 공간전하 분극에 의해서 유전 완화시간이 증가하였다. 유전특성에 영향을 주는 절연층의 두께가 ZnO에 의해서 증가하였으며 유전율의 변화는 0.1[%]로 전압의 변동에 대해 유전율이 안정하였다.
본 논문에서는 인지질 단분자인 DMPC 유기초박막에 압력 자극을 이용하여 표면압과 변위전류의 검출에 따른 유전 완화현상에 대한 물리적 특성 평가를 하였다. 유기초박막에서 약간의 유전 완화 시간이 소요되었는데 이는 분자 영역에 의존한다는 사실을 알 수 있었다. 또한, 유기박막의 누적 조건에 의해 제작된 MIM 소자에 전압을 인가시, LB막의 누적층수가 증가 할수록 저항이 증가한다는 것을 알 수 있었는데 이는 유기초박막의 층수가 증가하여 전극간의 거리가 멀어질수록 더 높은 전계에서도 파괴되지 않는 절연특성이 나타남을 알 수 있었으며 나노단위의 유기초박막의 비교적 양호한 절연성을 확인, 제시 하였다.
Si가 첨가된 ZNR의 겉보기 유전상구, 겉보기 비유전손율, 유전비저항의 주파수 특성을 여러 측정온도에서 조사하였다. 모든 ZNR에 대하여 유전분산현상 및 유전흡수현상이 뚜렷이 나타났으며, 비슷한 경향의 유전성질을 나타냈다. SiO$_{2}$첨가량이 증가함에 따라 겉보기 유전상수, 피이크 겉보기 비유전손율은 감소하였으며, 유전비저항은 증가하였다. 온도상승시 겉보기 유전상수, 피이크 겉보기 비유전손율은 증가하였으며, 흡수 피이크 주파수는 고주파측으로 이동하였다. SiO$_{2}$첨가량이 증가함에 따라 ZNR은 Cole-Cole원호에서 0.68-0.72범위 내에서 증가하는 $\beta$값을 가지며, 완화시간의 분포가 좁아지는 유전특성을 나타냈다.
교통 체증은 차량 이용이 대중화된 지금 많은 문제를 야기하고 있다. 교통 정체로 인한 시간 허비, 장시간 운전으로 인한 운전자의 피로 증가, 매연 배출로 인한 환경 오염 촉진 등 교통 체증은 사회적으로 무시할 수 없는 여러 문제들을 불러온다. 이에 본 연구는 신호 체계 개선에 초점을 두어 유전 알고리즘을 이용한 도시 규모의 유동성 연동 신호 체계를 구현하고자 하였다. 이를 위하여 교통 시뮬레이션 프로그램 SUMO를 이용하여 실험 환경을 조성하고, 4개의 사거리와 16개의 사거리, 그리고 선릉역 인근의 실제 도로망에서의 최적 신호 주기를 탐색하였다. 실험 결과 4개의 사거리의 경우 유전 알고리즘 적용 전의 초기 설정에 비해 자동차들의 평균 이동 시간이 31.1% 감소, 16개의 사거리의 경우 6.2% 감소, 실제 도로에서는 1.1% 감소함을 확인할 수 있었다. 따라서 유전 알고리즘을 이용한 새로운 교통 체계는 교통 정체를 완화하는 효과가 있으며 본 연구를 실제에 적용한다면 도시 규모의 도로망에서 시간대 별로 교통 흐름을 최적화하는 맞춤형 신호 주기를 구할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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