• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.400-401
• /
• 2012

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor; FET), 유기 전자 소자(Organic electronic device)와 광전자 소자(Optoelectronic device) 같은 반도체 소자에 응용 가능하다. 그러나 에너지 밴드 갭이 없기 때문에 소자의 전기적 특성이 제한되는 단점이 있다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization) 등의 방법으로 그래핀을 도핑 후 에너지 밴드 갭을 형성시키는 연구 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 이러한 방법들은 표면이 균일하지 않고, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가조립 단층막(Self-assembled monolayers; SAMs)을 이용하여 이산화규소(Silicon oxide; SiO2) 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면 그래핀의 일함수를 쉽게 조절하여 소자의 전기적 특성을 최적화할 수 있다. SAMs는 그래핀과 SiO2 사이에 부착된 매우 얇고 안정적인 층으로 사용된 물질의 특성에 따라 운반자 농도나 도핑 유형, 디락 점(Dirac point)으로부터의 페르미 에너지 준위(Fermi energy level)를 조절할 수 있다[1-3]. 본 연구에서는 SAMs한 기판을 이용하여 그래핀의 도핑 효과를 확인하였다. CVD를 이용하여 균일한 그래핀을 합성하였고, 기판을 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)와 Borane-Ammonia(Borazane)을 이용하여 각각 아민 기(Amine group; -NH2)와 보론 나이트라이드(Boron Nitride; BN)로 기능화한 후, 그 위에 합성한 그래핀을 전사하였다. 기판 위에 NH2와 BN이 SAMs 형태로 존재하는 것을 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였고, 그 결과 NH2와 BN에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.210-210
• /
• 2013

그래핀은 뛰어난 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있는 2차원 물질로, 대면적 합성법과 전사 공정을 통해 다양한 기판에서의 사용이 가능해지면서 차세대 전자 소자로 활용하기위한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 디스플레이, 태양전지의 전극과 전계 효과 트랜지스터의 채널로 적용한 연구에서 우수한 결과들을 보이고 있다. 특히, 금속/금속 산화물 전극은 염료 감응형 태양전지와 유기 발광 다이오드 구조에서 화학적으로 불안정할 뿐 아니라 일함수가 고정되어 쇼트키 접촉이 형성되면 저항을 낮추기 어렵지만, 그래핀은 금속/금속 산화물 전극보다 화학적으로 안정하고 일함수의 조절이 가능해 옴 접촉 형성에 용이하다. 그래핀의 일함수를 조절하는 연구는 크게 공유결합과 비공유 결합을 이용한 방법이 시도된다. 공유 결합을 이용한 방법은 합성과정에서 그래핀의 구조에 내재된 결함 혹은 새로운 결함을 형성하여 다른 원소를 첨가하는 방법이다. 이러한 방법은 그래핀의 결함 영역에서 작용하기 때문에 그래핀 전자 구조의 높은 수준 조절을 위해선 그래핀 구조의 파괴가 동반된다. 반면, 비공유 결합을 이용한 방법은 전하 이동 도핑 효과를 이용해 그래핀의 전자 구조를 제어하는 방법으로, 금속/금속산화물/기능기와 그래핀의 적층으로 복합 구조를 형성하는 방법이다. 금속/금속 산화물과의 복합구조는 안정적인 p-형 도핑이 보고되었지만, n-형 도핑은 대기중의 수분, 산소 그리고 기판과의 상호작용에 의해 대기중에서 불안정해 추가적인 피막공정이 요구된다. 기능기를 이용한 적층 구조는 그래핀과 기판사이의 상호작용 혹은 그래핀 전자 구조를 다양한 기능기를 이용해 제어하는 것으로, 이극성을 가진 자기정렬 단일층(self-assembled monolayers)이 대표적인 방법이다. 공간기(spacer)의 길이나 말단기(end group)의 종류로 p-형과 n-형의 도핑 수준을 제어할 수 있지만, 흡착기(chemisorbing groups)의 반응성이 기판의 화학적, 물리적 표면상태에 의존하기때문에 기판 선택이 제약되며 전처리 공정이 요구될 수 있는 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 기판에 적용가능한 용액 공정을 이용해 그래핀과 고분자를 적층하였고, 안정적이고 효과적으로 일함수를 낮추는 구조를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.353-353
• /
• 2012

InAs nanowires (NWs)는 나노소자스케일의 전자소자나 광전자소자를 위한 기본 단위(building block)로 사용될 수 있고, 1차원적 나노구조를 가지면서 나타나는 특별한 전기적, 광학적 특성으로 인해 전계효과 트랜지스터, 레이저, 광발광 다이오드, 가스 검출 센서 등의 많은 응용소자로 활용을 위한 연구가 진행되 있으며 주로 실리콘, 갈륨비소 기판 위에 금속유기기상 증착(MOCVD) 또는 분자선 증착 (MBE)을 이용하여 선택적 수직배열 성장 조절을 위한 연구와 특성 평가 연구가 주로 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 InAs NWs를 MBE 장치를 이용하여 Si(111) 기판 위에 Au와 같은 촉매를 사용하지 않고 Si과 InAs의 큰 격자 불일치로 인하여 성장되는 Volmer-weber 성장 모드를 이용 하였다. InAs NW 성장모드는 Si ($5.4309{\AA}$)과 InAs ($6.0584{\AA}$) 사이에 큰 격자상수 차이를 이용하게 되는데 촉매를 사용하여 성장하는 일반적인 이종 화합물 반도체 성장 모드와 달리 액상상태가 존재하지 않고 바로 In과 As이 Si 기판 위를 이동하여 수직방향으로 성장이 이루어지는 vaporsolid(VS) 모드이다. InAs NW V-S 성장 모드는 Si 기판과의 격자 상수차에 의한 스트레스를 이용해야 하므로 Si기판 위에 존재하는 native oxide는 완벽히 제거되어야 한다. InAs NW 최적 성장 조건을 찾기위해 V/III raitio, 성장 온도, 기판표면처리 등의 성장 변수를 변화 시켜가며 실험을 수행하였다. Native oxide를 제거하기 위하여 HF와 buffered oxide etchant (BOE)를 사용하였다. InAs NWs 성장조건은 Indium flux를 고정 시키고 V/III ratio는 50~400까지 변화를 주었다. V/III ratio를 200으로 고정을 시키고 성장온도를 $375{\sim}470^{\circ}C$에서 성장 하였다. 이 때 InAs NWs는 $430^{\circ}C$에서 가장 높은 밀도와 aspect ratio를 얻을 수 있었다. Arsenic flux에 대해서는 많을 수록 좋은 aspect ratio를 얻을 수 있었다. 하지만 InAs 구조의 절대 부피는 거의 같다는 것을 확인 할 수 있었고 이는 온도와 V/III ratio가 Indium adatom의 surface migration length에 대하여 중요한 요소로 작용되는 것을 알 수 있었다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.38 no.12
• /
• pp.8-13
• /
• 2001

Cerium oxide ($CeO_2$) thin film has been proposed as a buffer layer between the ferroelectric thin film and the Si substrate in Metal-Ferroelectric-Insulator-Silicon (MFIS) structures for ferroelectric random access memory (FRAM) applications. In this study, $CeO_2$ thin films were etched with $Cl_2$/Ar gas mixture in an inductively coupled plasma (ICP). Etch properties were measured for different gas mixing ratio of $Cl_2$($Cl_2$+Ar) while the other process conditions were fixed at RF power (600 W), dc bias voltage (-200 V), and chamber pressure (15 mTorr). The highest etch rate of $CeO_2$ thin film was 230 ${\AA}$/min and the selectivity of $CeO_2$ to $YMnO_3$ was 1.83 at $Cl_2$($Cl_2$+Ar gas mixing ratio of 0.2. The surface reaction of the etched $CeO_2$ thin films was investigated using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. There is a Ce-Cl bonding by chemical reaction between Ce and Cl. The results of secondary ion mass spectrometer (SIMS) analysis were compared with the results of XPS analysis and the Ce-Cl bonding was monitored at 176.15 (a.m.u). These results confirm that Ce atoms of $CeO_2$ thin films react with chlorine and a compound such as CeCl remains on the surface of etched $CeO_2$ thin films. These products can be removed by Ar ion bombardment.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.48 no.11
• /
• pp.1-8
• /
• 2011

One of the most important parameters that limit maximum output power of transistor is breakdown. InAlAs/InGaAs/GaAs Metamorphic HEMTs (MHEMTs) have some advantages, especially for cost, compared with InP-based ones. However, GaAs-based MHEMTs and InP-based HEMTs are limited by lower breakdown voltage for output power even though they have good microwave and millimeter-wave frequency performance with lower minimum noise figure. In this paper, InAlAs/$In_xGa_{1-x}As$/GaAs MHEMTs are simulated and analyzed for breakdown. The parameters affecting breakdown are investigated in the fabricated 0.1-${\mu}m$ ${\Gamma}$-gate MHEMT device having the modulation-doped $In_{0.52}Al_{0.48}As/In_{0.53}Ga_{0.47}As$ heterostructure on the GaAs wafer using the hydrodynamic transport model of a 2D commercial device simulator. The impact ionization and gate field effect in the fabricated device including deep-level traps are analyzed for breakdown. In addition, Indium mole-fraction-dependent impact ionization rates are proposed empirically for $In_{0.52}Al_{0.48}As/In_xGa_{1-x}As$/GaAs MHEMTs.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
• /
• v.38 no.8
• /
• pp.13-19
• /
• 2001

We report on the fabrication and characterization of $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$ HFETs with different barrier layer thickness which were grown using plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE). The barrier thickness of $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN HFETs could be optimized in order to maximize 2 dimensional electron gas induced by piezoelectric effect without the relaxation of $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$ layer. $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN (20 nm/2 mm) HFET with 0.6 ${\mu}m$-long and 34 ${\mu}m$-wide gate shows saturated current density ($V_{gs}=1\;V$) of 1.155 A/mm and transconductance of 250 ms/mm, respectively. From high frequency measurement, the fabricated $Al_{0.3}Ga_{0.7}N$/GaN HFETs showed $F_t=13$ GHz and $F_{max}=48$ GHz, respectively. The uniformity of less than 5% could be obtained over the 2 inch wafer. In addition to the optimization of epi-layer structure, the relation between breakdown voltage and high frequency characteristics has been examined.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.22 no.5
• /
• pp.270-275
• /
• 2013

Single-layer graphene layers have been synthesized by using chemical vapor deposition, subsequently transferred on 300 nm $SiO_2/Si$ and quartz substrates, and doped with $AuCl_3$ by spin coating for various doping concentrations ($n_D$) from 1 to 10 mM. Based on the $n_D$-dependent variations of Raman frequencies/peak-intensity ratios, sheet resistance, work function, and Dirac point, measured by structural, optical, and electrical analysis techniques, the p-type nature of graphene is shown to be strengthened with increasing $n_D$. Especially, as estimated from the drain current-gate voltage curves of graphene field effect transistors, the hole mobility is very little varied with increasing $n_D$, in strong contrast with the $n_D$-dependent large variation of electron mobility. These results suggest that $AuCl_3$ is one of the best p-type dopants for graphene and is promising for device applications of the doped graphene.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.37-44
• /
• 2015

In this paper, we have investigated a selective assembly method of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) on a silicon substrate using only photolithographic process and then proposed a fabrication method of field effect transistors (FETs) using SWCNT-based patterns. The aminopropylethoxysilane (APTES) patterns, which are formed for positively charged surface molecular patterns, are utilized to assemble and align millions of SWCNTs and we can more effectively assemble on a silicon (Si) surface using this method than assembly processes using only the 1-octadecyltrichlorosilane (OTS). We investigated a selective assembly method of SWCNTs on a Si surface using surface-programmed APTES and OTS patterns and then a fabrication method of FETs. photoresist(PR) patterns were made using photolithographic process on the silicon dioxide (SiO2) grown Si substrate and the substrate was placed in the OTS solution (1:500 v/v in anhydrous hexane) to cover the bare SiO2 regions. After removing the PR, the substrate was placed in APTES solution to backfill the remaining SiO2 area. This surface-programmed substrate was placed into a SWCNT solution dispersed in dichlorobenzene. SWCNTs were attracted toward the positively charged molecular regions, and aligned along the APTES patterns. On the contrary, SWCNT were not assembled on the OTS patterns. In this process, positively charged surface molecular patterns are utilized to direct the assembly of negatively charged SWCNT on SiO2. As a result, the selectively assembled SWCNT channels can be obtained between two electrodes(source and drain electrodes). Finally, we can successfully fabricate SWCNT-based multi-channel FETs by using our self-assembled monolayer method.

• Composites Research
• /
• v.36 no.5
• /
• pp.349-354
• /
• 2023

Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) is a conjugated polymer that is highly soluble in organic solvents and is readily available. However, its electrical properties as an active channel in electronic devices are not enough for practical applications, necessitating further improvement in the properties. In this study, we demonstrate that the blending of two P3HT polymers (i.e., regio-regular (RR) P3HT and regio-random (RRa) P3HT) with different regioregularities can significantly improve charge transport characteristics of the blend films. The morphological and electrical properties of the blend films were systematically investigated by varying the ratio between two P3HT polymers. Atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), and UV-visible absorption spectroscopy (UV-vis) were employed to evaluate the morphological and optoelectronic properties of the blend films. The crystallinity of the blend films increased with increasing the content of RRa-P3HT to 20 wt% and gradually decreased as the content increased to 80%. Consistently, the highest charge carrier mobility was obtained from the blend films containing 20 wt% RRa-P3HT, which value was measured to be 0.029 cm²/V·s. The values gradually decreased to 0.0007 cm²/V·s with increasing the content of RRa-P3HT to 80 wt%.

• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
• /
• v.12 no.5
• /
• pp.1-13
• /
• 2007

In this research, we found out that bridging nodes have great effect on the robustness of protein-protein interaction networks. Until now, many researchers have focused on node's degree as node's essentiality. Hub nodes in the scale-free network are very essential in the network robustness. Some researchers have tried to relate node's essentiality with node's betweenness centrality. These approaches with betweenness centrality are reasonable but there is a positive relation between node's degree and betweenness centrality value. So, there are no differences between two approaches. We first define a bridging node as the node with low connectivity and high betweenness value, we then verify that such a bridging node is a primary factor in the network robustness. For a biological network database from Internet, we demonstrate that the removal of bridging nodes defragment an entire network severally and the importance of the bridging nodes in the network robustness.