• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.339-340
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• 2009

유기발광소자는 자체발광 및 유연한 디스플레이 소자로의 응용 가능성이 높아 많은 사람들의 관심을 끌고 있다. 하지만 아직 소자의 효율 및 수명의 한계로 인하여 부분적인 상용화만이 진행된 상황이다. 본 논문에서는 이러한 유기발광소자의 효율 및 수명에 직접적인 영향을 끼치는 전기전도메커니즘에 대하여 온도별, 발광층의 두께별 전기전도메커니즘을 전류-전압특성을 통해 살펴보았다. 연구를 통해 저전계 영역에서의 전도는 옴영역에서 열여기된 전하의 이동이 원인임을 알 수 있었고 고전계영역에서는 높은 전계에 의한 전하의 터널링에 의해 일어남을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지TE
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• 제39권4호
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• pp.335-340
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• 2002

본 논문에서 얇은 실리콘 산화막의 스트레스 유기 누설전류는 나노 구조를 갖는 트랜지스터의 ULSI 실현을 위하여 조사하였다. 인가전압의 온 오프 시간에 따른 스트레스전류와 전이전류는 실리콘 산화막에 고전압 스트레스 유기 트랩분포를 측정하기 위하여 사용하였다. 스트레스전류와 전이전류는 고스트레스 전압에 의해 발생된 트랩의 충방전과 양계면 가까이에 발생된 트랩의 터널링에 기인한다. 스트레스 유기 누설전류는 전기적으로 기록 및 소거를 실행하는 메모리 소자에서 데이터 유지 능력에 영향이 있음을 알았다. 스트레스전류, 전이전류 그리고 스트레스 유기 누설전류의 두께 의존성에 따른 산화막 전류는 게이트 면적이 10/sup －3/㎠인 113.4Å에서 814Å까지의 산화막 두께를 갖는 소자에서 측정하였다. 스트레스 유기 누설전류, 스트레스전류, 그리고 전이전류는 데이터 유지를 위한 산화막 두께의 한계에 대해 연구 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.132-132
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• 2012

압력 $10^{-9}$ Torr 이하의 초고진공(ultrahigh vacuum) 영역에서의 압력 측정에는 수 mA의 열전자로 잔류 가스를 이온화시켜 그 이온 전류를 측정하는 이온게이지를 주로 사용한다. 압력이 $10^{-12}$ Torr영역 이하인 극고진공(extreme high vacuum: XHV) 영역에 진입하면, ESD (electron stimulated desorption) 효과 등에 의한 이온 게이지 자체의 가스방출률이 커져 정확한 압력 측정이 곤란해 진다. 극고진공 영역에서 이온 게이지는 수 와트(W) 이상의 전력을 사용하여 수 mA의 열전자를 방출시키나, 신호인 이온 전류의 양은 1pA 이하이기 때문에 열전자에 의해 발생되는 백그라운드 전류에 묻혀 신호 전류가 측정되지 않는다고 할 수 있다. 100 nm 이하의 곡률을 가진 뾰족한 금속 탐침에 강한 전기장을 걸어주면 고체 내부의 전자가 터널링 효과에 의해 진공 중으로 방출되며, 이를 전계방출(Field Electron Emission) 효과라 부른다. 전계 방출 전류량은 탐침 표면의 일함수에 의존하며, 일함수가 클수록 지수함수 적으로 감소한다. 금속 표면에 진공 중의 잔류 가스가 부착하면 일함수가 증가한다. 가열에 의해 전계방출 탐침의 표면을 세정한 후에 전자 빔을 방출 시키면, 표면에 가스 분자가 흡착하여 방출 전류량은 점점 감소한다. 감소 속도는 압력에 비례하며, W(310) 탐침의 경우 $10^{-10}$ Torr 영역에서는 수분만에 최초 전류값의 1% 이하로 감소한다. 전계방출 전류의 감소속도가 압력에 비례하는 현상을 이용하여 압력을 측정하였다. Extractor Ionization Gauge 측정값 $5{\times}10^{-12}-3{\times}10^{-10}$ Torr의 범위에서 (111) 방향으로 정렬된 텅스텐 단결정 탐침을 사용하여 방출전류의 로그값을 시간의 함수로 semilog그래프를 그리면, 그래프는 직선을 그리며 그 기울기가 압력에 비례함을 알 수 있었다. 기울기 값과 게이지 측정값은 $10^{-11}{\sim}10^{-10}$ Torr 영역에서 거의 완벽한 비례관계를 보여주었으나, $10^{-12}$ Torr 영역에서 게이지 측정값은 기울기 값에서 추출한 압력치보다 높은 값을 보여주었으며, 이는 게이지 백그라운드 전류에 의한 차이라고 생각된다. W (310) 탐침의 방출전류는 그 감소속도가 W (111) 탐침과 마찬가지로 압력에 비례하였으나, 전류-시간 그래프는 가열 세정 직후에 전류가 거의 감소하지 않는 $2{\times}10^{-10}$ Torr에서 약 10분간 지속되는 '안정 영역'이 존재함을 보여주었다. '안정 영역'은 $10^{-11}$ Torr 영역에서는 수십분, $10^{-12}$ Torr 영역에서는 수시간 이상으로 증가하였다. 초-극고진공 영역에서의 잔류가스 주성분인 수소에서 물, 일산화탄소등의 가스로 바뀌면 '안정 영역'은 사라졌고, 이는 '안정 영역'이 수소 흡착에 의해서만 나타나는 고유 현상임을 말해준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.352-352
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• 2012

MOSFET의 크기는 작아지고 다양한 소자열화 현상으로 신뢰성 문제가 나타나고 있다. 특히 CMOS 인버터에서 PMOS가 'HIGH'일 때 음의 게이트 전압이 인가되고 소자 구동으로 인해 온도가 높아지면 드레인 전류의 절대값은 줄어들고 문턱 전압 절대값과 GIDL전류가 증가하는 NBTI현상이 발생한다. 본 연구에서는 NBTI현상에 따른 열화 특성을 분석하였다. 측정은 드레인과 소스는 접지시킨 상태에서 온도 $100^{\circ}C$에서 게이트에 -3.4V과 -4V의 게이트 스트레스를 인가한 후 게이트 전압에 따른 드레인 전류를 스트레스 시간에 따라 측정하였다. 측정에 사용된 소자의 산화막 두께는 25A, 채널 길이는 $0.17{\mu}m$, 폭은 $3{\mu}m$이다. 게이트에 음의 전압이 가해지면 게이트 산화막에 양전하의 interface trap이 생기게 된다. 이로 인해 채널 형성을 방해하고 문턱 전압은 높아지고 드레인 전류의 절대값은 낮아지게 된다. 또한 게이트와 드레인 사이의 에너지 밴드는 게이트 전압으로 인해 휘어지게 되면서 터널링이 더 쉽게 일어나 GIDL전류가 증가한다. NBTI스트레스 시간이 증가함에 따라 게이트 산화막에 생긴 양전하로 인해 문턱 전압은 1,000초 스트레스 후 스트레스 전압이 각각 -3.4V, -4V일 때 스트레스 전에 비해 각각 -0.12V, -0.14V정도 높아지고 드레인 전류의 절대값은 5%와 24% 감소한다. GIDL전류 역시 스트레스 후 게이트 전압이 0.5V일 때, 스트레스 전에 비해 각각 $0.021{\mu}A$, $67{\mu}A$씩 증가하였다. 결과적으로, NBTI스트레스가 인가됨에 따라 게이트 전압 0.5V에서 0V사이의 드레인 전류가 증가함으로 GIDL전류가 증가하고 문턱전압이 높아져 드레인 전류가 -1.5V에서 드레인 전류의 절대값이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.179-183
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• 2012

3차원 시뮬레이션을 이용하여 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET)의 불순물 분포 변동(RDF) 효과에 대해 살펴보았다. TFET의 RDF 효과는 매우 낮은 바디 도핑 농도 때문에 많이 논의되지 않았다. 하지만 본 논문에서는 임의로 생성되고 분포되는 소스 불순물이 TFET의 문턱전압 ($V_{th}$)과 드레인 유기 전류 증가 (DICE), 문턱전압이하 기울기 (SS)의 변화를 증가시킴을 발견하였다. 또한, TFET의 RDF 효과를 감소시킬 수 있는 몇 가지 방법을 제시하였다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제15권3호
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• pp.363-373
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• 2004

1980년대 초, IBM의 과학자들에 의해 양자역학 현상에 기초한 새로운 현미경이 발명되었다. 뾰족한 금속 팁에 전압을 걸고 전도성 시료의 표면에 접근시키면, 팁이 표면에 접촉하기 직전에 터널링에 의한 전류가 흐르게 된다. 이 전류는 거리에 매우 민감해서 고체 표면에 배열된 원자들에 의해 형성되는 표면 굴곡 (surface corrugation)이 분간 가능하였다. 이 기계가 바로 STM (Scanning Tunneling Microscope)이다 (그럼 1). 이 발명이 있기까지의 약 2세기 가량의 시간 동안 "누구에 의해서도 결코 감지된 적 없는" (H. J. Robinson, Physics Today, March, 24, 1984.) 원자와 분자는 과학자들의 논리 속에 이론상으로 존재할 뿐이었다. STM의 발명으로 인해 인류는 바야흐로 개개의 원자와 분자를 직접적으로 감지할 수 있게 되었던 것이다. 처음으로 STM을 이용하여 원자해상도로 본 표면은 실리콘의 안정한 표면인 Si (111)-7${\times}$7 표면이었는데, 이러한 실리콘 표면의 STM 사진의 예를 그림 2에 나타내었다. (중략)타내었다. (중략)

• 한국재료학회지
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• 제7권12호
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• pp.1041-1046
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• 1997

본 연구에서는 분자선 에피택시 방법으로 비대칭 AIAs/GaAs(001)이중 장벽, 삼중장벽구조를 성장한 수 이를 이용하여 2단자 소자를 제작하여 전기적 특성을 분석하였다. 에피층은 쌍결정 X-ray회절 분석과 단면투과 전자현미경을 이용하여 결정성 및 격자 정합성을 확인하였다. 전기적 성능을 보다 향상시키기 위해 n-GaAs에 대한 오믹 접촉등의 소자 제작 공정을 최적화하였다. 삼중장벽 구조를 이용하여 제작한 소자의 전기적 특성 연구 결과 두개의 주요 공진 터널링 전류 피크 사이에 X-valley에 의한 구조를 확인할 수 있었으며, 이중 장벽구조에 제2의 양자우물 구조를 첨가함으로써 낮은 전압위치에서 전류 피크가 향상하는 결과를 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.127-127
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• 2011

전하 트랩형 비휘발성 메모리는 10년 이상의 데이터 보존 능력과 빠른 쓰기/지우기 속도가 요구 된다. 그러나 두 가지 특성은 터널 산화막의 두께에 따라 서로 trade off 관계를 갖는다. 즉, 두 가지 특성을 모두 만족 시키면서 scaling down 하기는 매우 힘들다. 이것의 해결책으로 적층된 유전막을 터널 산화막으로 사용하여 쓰기/지우기 속도와 데이터 보존 특성을 만족하는 Tunnel Barrier engineered Memory (TBM)이 있다. TBM은 가운데 장벽은 높고 기판과 전극쪽의 장벽이 낮은 crested barrier type이 있으며, 이와 반대로 가운데 장벽은 낮고 기판과 전극쪽의 장벽이 높은 VARIOT barrier type이 있다. 일반적으로 유전율과 밴드갭(band gap)의 관계는 유전율이 클수록 밴드갭이 작은 특성을 갖는다. 이러한 관계로 인해 일반적으로 crested type의 터널 산화막층은 high-k/low-k/high-k의 물질로 적층되며, VARIOT type은 low-k/high-k/low-k의 물질로 적층된다. 이 형태는 밴드갭이 다른 물질을 적층했을 때 전계에 따라 터널 장벽의 변화가 민감하여 전자의 장벽 투과율이 매우 빠르게 변화하는 특징을 갖는다. 결국 전계에 민감도 향상으로 쓰기/지우기 속도가 향상되며 적층된 유전막의 물리적 두께의 증가로 인해 데이터 보존 특성 또한 향상되는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 SiO2/Al2O3 (2/3 nm)와 SiO2/HfAlO (2/3 nm)의 이중 터널 산화막을 증착 시킨 MIS capacitor를 제작한 후 터널 산화막에 전하가 트랩되는 것을 피하기 위하여 다양한 열처리 온도에 따른 current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V), constant current stress (CCS) 특성을 평가하였다. 급속열처리 공정온도는 600, 700, 800, 900 ${^{\circ}C}$에서 진행하였으며, 낮은 누설전류, 터널링 전류의 증가, 전하의 트랩현상이 최소화되는 열처리 공정의 최적화 실험을 진행하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2006년도 춘계학술발표논문집
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• pp.339-343
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• 2006

전기발광소자는 바이폴라소자로서 전자와 정공의 주입, 이동 및 재결합에 의하여 발광한다. 소자에 사용되는 발광층의 대표 물질인 $Alq_3$를 한층(single layer)만 사용하고 정공의 주입을 도와주기위하여 폴리테트라플로로에틸렌(테플론)층을 얇게 증착하여 두께 변화에 따른 소자의 전기적 발광 특성을 측정하였다. 테플론은 좋은 부도체 폴리머로서 정공 터널링 전류가 두께 2 nm에서 가장 크게 증가하였으며 효율도 최대에 이르렀다. 주사전자현미경을 이용하여 실리콘 기판에 증착시킨 테플론 박막의 조직을 조사한 결과 두꺼워 질수록 라멜라(섬유조직)가 발달함을 알 수 있었다. 전자 주입을 도와주는 터널링층으로서 알루미늄산화막을 $Alq_3$ 위에 3 ${\AA}$ 증착한 결과 전류와 효율이 더 증가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.145-146
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• 2002

Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET)의 게이트 유전체로서 실리콘 산화막($SiO_2$)은 두께가 1.5nm 이하로 낮아질 경우 터널링 전류가 증가하여 누설 전류가 증가하게 된다. 이로 인해 사용 전력이 증가하게 되고, 소자의 성능을 떨어뜨리게 된다. 본 논문은 높은 유전상수와 넓은 에너지 밴드 갭을 갖는 $HfO_2$를 RF Magnetron Sputter를 이용하여 증착한 다음 RTA 열처리를 통하여 HfSixOy를 생성하여 전기적 특성을 측정하였다. 실험결과, 열처리 시간이 증가함에 따라 HfSixOy의 분포가 균일해지는 반면 두께가 얇아져서 누설 전류가 증가 하는 것으로 관찰되었다. $HfO_2$를 게이트 유전막으로 증착하였을 경우 $HfO_2/HfSixOy/Si$의 이중 박막 구조가 생겨 유전상수를 떨어뜨리는 반면, 실리콘 기판과 우수한 계면 특성을 갖는 HfSixOy만을 증착할 경우 양질의 단층 게이트 유전막으로 활용가능 할 것으로 사료된다.