• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.214.1-214.1
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• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.73-73
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• 2009

트렌지스터의 채널 길이가 줄어듦에 따라 절연층으로 쓰이는 $SiO_2$의 두께는 얇아져야 한다. 이에 따라 얇아진 절연층에서 터널링이 발생하여 누설전류가 증가하게 되어 소자의 오동작을 유발한다. 절연층에서의 터널링을 줄여주기 위해서는 High-K와 같은 유전율이 높은 물질을 이용하여 절연층의 두께를 높여주어야 한다. 최근에 각광 받고 있는 High-K의 대표적인 물질은 $HfO_2$, $ZrO_2$와 $Al_2O_3$등이 있다. $HfO_2$, $ZrO_2$와 $Al_2O_3$는 $SiO_2$보다 유전상 수는 높지만 밴드갭 에너지, 열역학적 안정성, 재결정 온도와 같은 특성 면에서 $SiO_2$를 완전히 대체하기는 어려운 실정이다. 최근 연구에 따르면 기존의 High-K물질에 금속을 첨가한 금속산화물의 경우 밴드갭 에너지, 열역학적 안정성, 재결정 온도의 특성이 향상되었다는 결과가 있다. 이 금속 산화물 중 $HfAlO_3$가 대표적이다. $HfAlO_3$는 유전상수 18.2, 밴드캡 에너지 6.5 eV, 재결정 온도 $900\;^{\circ}C$이고 열역학적 안전성이 개선되었다. 게이트 절연층으로 사용될 수 있는 $HfAlO_3$는 전극과 기판사이에 적층구조를 이루고 있어, 이방성 식각인 건식 식각에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 $BCl_3$/Ar 유도결합 플라즈마를 이용하여 $HfAlO_3$ 박막의 식각 특성을 알아보았다. RF Power 700 W, DC-bias -150 V, 공정압력 15 mTorr, 기판온도 $40\;^{\circ}C$를 기본 조건으로 하여, $BCl_3$/Ar 가스비율, RF Power, DC-bias 전압, 공정압력에 의한 식각율 조건과 마스크물질과의 선택비를 알아보았다. 플라즈마 분석은 Optical 이용하여 진행하였고, 식각 후 표면의 화학적 구조는 X-ray Photoelectron Spectroscoopy(XPS) 분석을 통하여 알아보았다.

• Composites Research
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• v.27 no.4
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• pp.146-151
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• 2014

In this study, the experimental study has been performed by varying the polarization of the electric field and impact force to check the piezoelectric characteristics of piezoelectric paint sensor. Piezoelectric paint sensor used in this study is composed of epoxy resin with a hardener and PNN-PZT powder in 1:1 weight ratio. The dimensions of the paint sensor specimen are $40{\times}40{\times}1mm^3$ and regular specimens were made using a mold. The voids are removed from the specimen in the vacuum desiccator. Both upper side and bottom side of the paint sensor were coated with silver paste for making an electrode and then dried at room temperature for a day. The poling treatment has been carried out under controlled conditions of the electric field in order to check the effect of piezoelectric sensitivities, while the poling temperature was fixed at room temperature and the poling time was set to 30 min. The piezoelectric sensitivities have been measured by comparing output voltage from paint sensor with output force from impact hammer when the impact hammer hits the paint sensor. In result, the effect of the electric field has been evaluated for the sensitivity and describe the result.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.21 no.1
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• pp.21-26
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• 2011

Ni-YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) composite powders were fabricated by glycine nitrate process. The prepared powders were sintered at $1300{\sim}1400^{\circ}C$ for 4 h in air and reduced at $1000^{\circ}C$ for 2 h in a nitrogen and hydrogen atmosphere. The microstructure, electrical conductivity, thermal expansion and mechanical properties of the Ni-YSZ cermets have been investigated with respect to the volume contents of Ni. A porous microstructure consisting of homogeneously distributed Ni and YSZ phases together with well-connected grains was observed. It was found that the open porosity, electrical conductivity, thermal expansion and bending strength of the cermets are sensitive to the volume content of Ni. The Ni-YSZ cermet containing 40 vol% Ni was ascertained to be the optimum composition. This composition offers sufficient open porosity of more than 30 %, superior electrical conductivities of 917.4 S/cm at $1000^{\circ}C$ and a moderate average thermal expansion coefficient of $12.6{\times}10^{-6}^{\circ}C^{-1}$ between room temperature and $1000^{\circ}C$.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.53.2-53.2
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• 2010

지금까지 능동 구동 디스플레이의 TFT backplane에 사용하고 있는 채널 물질로는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 저온 폴리실리콘(low temperature poly-Si)이 대표적이다. 수소화된 비정질 실리콘은 TFT-LCD 제조에 주로 사용되는 물질로 제조 공정이 비교적 간단하고 안정적이며, 생산 비용이 낮고, 소자 간 특성이 균일하여 대면적 디스플레이 제조에 유리하다. 그러나 a-Si:H TFT의 이동도(mobility)가 1 cm2/Vs이하로 낮아 Full HD 이상의 대화면, 고해상도, 고속 동작을 요구하는 UD(ultra definition)급 디스플레이를 개발하는데 있어 한계 상황에 다다르고 있다. 또한 광 누설 전류(photo leakage current)의 발생을 억제하기 위해서 화소의 개구율(aperture ratio)을 감소시켜야하므로 패널의 투과율이 저하되고, 게이트 전극에 지속적으로 바이어스를 인가 시 TFT의 문턱전압(threshold voltage)이 열화되는 문제점을 가지고 있다. 문제점을 극복하기 위한 대안으로 근래 투명 산화물 반도체(transparent oxide semiconductor)가 많은 관심을 얻고 있다. 투명 산화물 반도체는 3 eV 이상의 높은 밴드갭(band-gap)을 가지고 있어 광 흡수도가 낮아 투명하고, 광 누설 전류의 영향이 작아 화소 설계시 유리하다. 최근 다양한 조성의 산화물 반도체들이 TFT 채널 층으로의 적용을 목적으로 활발하게 연구되고 있으며 ZnO, SnO2, In2O3, IGO(indium-gallium oxide), a-ZTO(amorphous zinc-tin-oxide), a-IZO (amorphous indium-zinc oxide), a-IGZO(amorphous indium-galliumzinc oxide) 등이 그 예이다. 이들은 상온 또는 $200^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 PLD(pulsed laser deposition)나 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition)으로 손쉽게 증착이 가능하다. 특히 이중에서도 a-IGZO는 비정질임에도 불구하고 이동도가 $10\;cm2/V{\cdot}s$ 정도로 a-Si:H에 비해 월등히 높은 이동도를 나타낸다. 이와 같이 a-IGZO는 비정질이 가지는 균일한 특성과 양호한 이동도로 인하여 대화면, 고속, 고화질의 평판 디스플레이용 TFT 제작에 적합하고, 뿐만 아니라 공정 온도가 낮은 장점으로 인해 플렉시블 디스플레이(flexible display)의 backplane 소재로서도 연구되고 있다. 본 실험에서는 rf sputtering을 이용하여 증착한 a-IGZO 박막에 대하여 열처리 조건 변화에 따른 a-IGZO 박막들의 광학적, 전기적 특성변화를 살펴보았고, 이와 더불어 a-IGZO 박막을 TFT에 적용하여 소자의 특성을 분석함으로써, 열처리에 따른 Transfer Curve에서의 우리가 요구하는 Threshold Voltage(Vth)의 변화를 관찰하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.27 no.10
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• pp.518-523
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• 2017

In commercial solar cells, the pattern of the front electrode is critical to effectively assemble the photo generated current. The power loss in solar cells caused by the front electrode was categorized as four types. First, losses due to the metallic resistance of the electrode. Second, losses due to the contact resistance of the electrode and emitter. Third, losses due to the emitter resistance when current flows through the emitter. Fourth, losses due to the shading effect of the front metal electrode, which has a high reflectance. In this paper, optimizing the number of finger on a $4{\times}4$ solar cell is demonstrated with known theory. We compared the short circuit current density and fill factor to evaluate the power loss from the front metal contact calculation result. By experiment, the short circuit current density($J_{sc}$), taken in each pattern as 37.61, 37.53, and $37.38mA/cm^2$ decreased as the number of fingers increased. The fill factor(FF), measured in each pattern as 0.7745, 0.7782 and 0.7843 increased as number of fingers increased. The results suggested that the efficiency(Eff) was measured in each pattern as 17.51, 17.81, and 17.84 %. Throughout this study, the short-circuit current densities($J_{sc}$) and fill factor(FF) varied according to the number of fingers in the front metal pattern. The effects on the efficiency of the two factors were also investigated.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.5
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• pp.484-490
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• 1999

$(Pb,La)TiO_3$(PLT) thin films were prepared on Pt/SiO$_2$/Si substrates by the sol-gel method and investigated the crystalline and electrical properties according to La concentration and post-annealing temperatures. The PLT films annealed at above $600^{\circ}C$ were exhibited the typical perovskite structures regardless of La contents. When the $(Pb,La)TiO_3$(PT) films were doped with La concentration up to 10mol%(PLT-10), the degree of z-axis orientation was greatly decreased from 63% to 26%. From AES depth profiles for the PLT-10 samples, no remarkable inter-reaction between PLT film and lower Pt electrode was found. The remanent polarization$(2Pr,Pr_+-Pr_-)$ were increased from $4\muC\textrm{cm}^2 to 16\muC\textrm{cm}^2$ as the annealing temperature increased from $600^{\circ}C to 700^{\circ}C$. This result may be ascribed to the improvement of crystallinity by the high temperature post-annealing. The dielectric constant$({\varepsilon}r)$ and tangent loss(tan$\delta$) of the PLT-10 films annealed at $650^{\circ}C$ were about 193 and 0.02, respectively with the pyroelectric coefficient($\gamma$) of around $4.0nC/\textrm{cm}^2{\cdot}^{\circ}C at 30^{\circ}C$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.50.2-50.2
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• 2011

염료감응형 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 저렴한 가격과 다양한 날씨 조건에서도 태양광과의 반응성이 안정하다는 여러 가지 장점을 갖고 있다. 하지만 광전 변환 효율이 기존의 실리콘 태양전지에 비해 현저히 떨어진다는 문제점과 장기적으로 안정하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이러한, 염료감응형 태양전지에서 크게 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있는 재료는 염료, $TiO_2$와 같은 반도체 산화물전극 재료, 전해질이다. 이 중 $TiO_2$의 특성 및 크기는 염료감응형 태양전지의 효율에 영향을 미친다. 염료감응형 태양전지의 광전 변환 효율을 증가시키기 위해서 $TiO_2$는 넓은 비표면적, 높은 전자의 이동성 및 태양광과의 우수한 반응성을 가져야 한다. Microwave hydrothermal 방법에 의해 제조된 hollow $TiO_2$를 염료감응형 태양전지에 적용시킬 경우 기존의 $TiO_2$의 광흡수 반응이 200~400 nm 사이에서 발생하는 반면, hollow $TiO_2$의 광흡수 반응은 기존의 UV 영역인 200~400 nm 뿐만 아니라 가시광 영역인 400~460 nm 에서도 광흡수 반응이 가능하기 때문에 염료감응형 태양전지에서 광전 변환효율을 증가 시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, microwave hydrothermal법에 의해 제조된 hollow $TiO_2$는 150-200 nm의 크기를 갖으며 20-30 nm 크기의 $TiO_2$ particle들로 이루어져 있다. hollow $TiO_2$ (150-200 nm)를 기존의 $TiO_2$ (10-20 nm) 층 위에 올려 염료감응형 태양전지의 electrode에 적용할 경우 기존의 $TiO_2$ 단층을 이용한 것보다 우수한 light-scattering 효과를 갖게 되어 광전 변환 효율 증가에 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 본 연구에서는 hollow $TiO_2$의 광학적 특성 및 결정성이 염료감응형 태양전지에 미치는 영향을 조사하였다. hollow $TiO_2$의 광학적 특성 및 결정성의 변화를 위하여 microwave hydrothermal 법의 합성 온도 및 합성시간에 변화를 주었다. hollow $TiO_2$의 광학적 특성은 UV-visible spectrometer를 이용하여 조사하였으며, hollow $TiO_2$의 형상과 결정학적 특성은 TEM과 SEM 그리고 X선 회절 분석을 이용하여 관찰되었고, hollow $TiO_2$의 비표면적 측정은 BET 측정법을 이용하였다. 또한 염료감응형 태양전지 cell을 제작하여 $100mW/cm^2$(AM 1.5G) 기준에서 광전 변환 효율을 측정하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.2
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• pp.143-151
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• 1994

On PT/Ti/Si substrates, PZT thln fllms are deposited at $300^{\circ}C$ by rf magnetron sputtering uslng a $(PbZr_{52}, Ti_{48})O_{3}$ composltc cerarnlc target. To abtaln, the stable phase, perovskltc structure, furnace annealmg techmque had been cmplo:~d In PbO amb~ent for the $550^{\circ}C$-$750^{\circ}C$ temperature ranges. On Pt(250$\AA$)/Ti(500$\AA$)/Si, Pt(1000)$\AA$/Ti(500$\AA$)/Si substrates, effects of Ti layer and Pt thickness are studled. Though thickness of the Pt layer 1s 1000$\AA$). oxygen diffusion is not prevented and accelerated by Ti layer actlng for oxygen sink sites durmg furnace annealing. The upper TI layer 1s transformed Into TIOX by oxyen dlffuslon and lower Ti layer Into silicide with in-diffused Pt. The formation of TiOx layer seems to affect the orlentatton of the PZT layer. Furnace annealed f~lm shows ferroelectr~c and electrical properties wth a remanent polarlzation of 3.3$\mu A /\textrm{cm}^2$, , coerclve fleld of 0.15MV/cm, a=571 (10kHz), leakage current 32.65$\mu A /\textrm{cm}^2$, , breakdown voltage of 0.4OMV/cm.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.7 no.6
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• pp.1125-1131
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• 1996

Ca or Sr-doped $PrMnO_3$ were prepared for cathode material of solid oxide fuel cell. The characteristics such as the electrical conductivity and the cathodic overpotential were investigated as to doping contents. Also the reactivity with yttria stabilized zirconia of electrolyte, and the thermal expansion coefficient were studied. The prepared perovskite powder had the mean particle size of $2{\sim}5{\mu}m$, and the particle size and the surface area was out of relation to the doping content. When Ca doping amount of electrode material was 30mol%, the electrical conductivity was the highest value of $266S{\cdot}cm^{-1}$ at $1000^{\circ}C$, and also the polarization characteristics showed the best property. The reactivity between YSZ and Ca-doped $PrMnO_3$ at $1200^{\circ}C$ for 100hours was lower than that between YSZ and Sr-doped $PrMnO_3$. The thermal expansion coefficient of $Pr_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$ was $1.19{\times}10^{-5}K^{-1}$ in the temperature range of $300{\sim}1000^{\circ}C$, and this value was similar to that of YSZ, $1.15{\times}10^{-5}K^{-1}$.