• Title/Summary/Keyword: AlO/HfO

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A Study on Microstructure and Mechanical Properties of Hf, Ta Added Ti-l5Sn-4Nb system Alloys for Biomaterial (Hf, Ta가 첨가된 Ti-l5Sn-4Nb계 생체용 합금의 미세조직 및 기계적 성질에 관한 연구)

  • 김대환;이경구;박효병;이도재
    • Journal of the Korean institute of surface engineering
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    • v.33 no.4
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    • pp.251-260
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    • 2000
  • Ta and Hf added Ti-l5Sn-4Nb alloys without V and Al elements for biomaterial were melted by arc furnace in response to recent concerns about the long term safety of Ti-6Al-4V alloy. All specimens were homogenized at $1000^{\circ}C$ and solution treatment was performed at $812^{\circ}C$ and aging treatment at $500^{\circ}C$. The microstructure and mechanical properties were analysed by optical micrograph, hardness tester and instron. Ti-l5Sn-4Nb system alloys showed widmanstatten microstructure which is typical microstructure in $\alpha$$\beta$ type Ti alloys. The Ti-l5Sn-4Nb-2Hf and Ti-l5Sn-4Nb-2Ta alloys showed better hardness and tensile strength compared with Ti-6Al-4V. The result of XPS analysis, Ti-l5Sn-4Nb alloy in air atmosphere consisted of $TiO_2$, SnO and NbO.

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Property Variations of ZnO-based MOS Capacitor with Preparation Conditions (ZnO를 사용한 MOS 커패시터의 제작 조건에 따른 특성 변화)

  • Nam, H.G.;Tang, W.M.
    • Journal of the Semiconductor & Display Technology
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    • v.9 no.3
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    • pp.75-78
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    • 2010
  • In this study we investigated the electrical properties of ZnO-based MOS capacitor with $HfO_2$ as the gate dielectric. MIM capacitor, which uses either $HfO_2$ or $Al_2O_3$ as the dielectric layer, is also studied to understand the dependency of the dielectrics on the preparation conditions. It was found that thinner $HfO_2$ films yield better electrical properties, namely lower leakage current and higher breakdown electric field. These properties were observed to deteriorate when subsequently annealed. Capacitance in the depletion region of MOS capacitor was found to increase with UV ozone treatment time up to 60min. However, when the treatment time was extended to 120min, the trend is reversed. The 'threshold voltage' was also observed to positively shift with UV ozone treatment time up to 60min. The shift apparently saturated for longer treatment.

Analysis of Matching Characteristics of MIM Capacitors with Al2O3/HfO2/Al2O3 (MIM 구조를 갖는 Al2O3/HfO2/Al2O3 캐패시터의 정합특성 분석)

  • Jang, Jae-Hyung;Kwon, Hyuk-Min;Jung, Yi-Jung;Kwak, Ho-Young;Kwon, Sung-Gyu;Lee, Hwan-Hee;Go, Sung-Yong;Lee, Weon-Mook;Lee, Song-Jae;Lee, Hi-Deok
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.25 no.1
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    • pp.1-5
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    • 2012
  • In this paper, matching characteristic of MIM (metal-insulator-metal) capacitor with $Al_2O_3/HfO_2/Al_2O_3$ (AHA) structure is analyzed. The floating gate capacitance measurement technique (FGMT) was used for analysis of matching characteristic of the MIM capacitors in depth. It was shown that matching coefficient of AHA MIM capacitor is 0.331%${\mu}m$ which is appropriate for application to analog/RF integrated circuits. It was also shown that the matching coefficient has a more strong dependence on the width than length of MIM capacitor.

Geochemical Dispersion and Enrichment of Fluvial Sediments Depending on the Particla Size Distribution (입도분포에 따른 하상퇴적물의 지구화학적 분산 및 부화)

  • 이현구
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.32 no.3
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    • pp.247-260
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    • 1999
  • Geochermical characteristics of the fluvial sediments deprnding on particle size distribution size were investigated in the respect of majir, minor and rare eath element chemisitry. Ratios of $Al_{2}O_{3}/Na_{2}O$ and $K_{2}O/Na_{2}O$ of the sediments show the homogeneous valus, and partly positive correlation with $SiO_{2}/Al_{2}O_{3}$, respecively. Characteristics of minor element ratios (V/Ni, Cr/V, Ni/Co and Zr/Hf)are within the lower and narrow range. Thesesuggested that sediment sources may be acidic to intermediate granitic rock, and may be explained by simple weathering and sedimentation. With increasing SiO2 contents, concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, CaO and MgO decreased, but those of $K_{2}O$ and $Na_{2}O$ increased, Concentrations of Ba, Be, Cs, Cu, Li, Ni, Sr, V and Zr show comparatively normal negative and some positive trends. Compared with the mean composition of granite, concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, MnO, CaO and MgO in the sediments of the study area were highly enriced. Among some minor and rare earth elements, concentrations of As, Cd, Cu, and V were enriched, but those of Be, Ce, Rb, Sc, Sr and Zn were depleted when compared with average composition of granite. By decreasing of particle size fractions, SiO2, Rb and Sr conterts decreased, but concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, CaO, MgO, $TiO_{2}$, MgO, $P_{2}O_{5}$, Be, Cu, Hf, Pb, V and Zr increased. From the correlations between particle size fractions and element concenreations, some elements of $Fe_{2}O_{3}$, CaO, MgO, $P_{2}O_{5}$, Cu, Ni, Zn and Zr showed typical trends in the secondary contramination sediments. These trends are typically shown under 100 mesh fractions. It indicates that the fraction of minus 100 mesh is the optimum size fraction for geochemical and environmental survey.

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Novel Robust Structure and High k Dielectric Material for 90 nm DRAM Capacitor

  • Park, Y.K.;Y.S. Ahn;Lee, K.H.;C.H. Cho;T.Y. Chung;Kim, Kinam
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • v.3 no.2
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    • pp.76-82
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    • 2003
  • The robust stack storage node and sufficient cell capacitance for high performance is indispensable for 90 nm DRAM capacitor. For the first time, we successfully demonstrated MIS capacitor process integration for 90 nm DRAM technology. Novel cell layout and integration technology of 90 nm DRAM capacitor is proposed and developed, and it can be extended to the next generation DRAM. Diamond-shaped OCS with 1.8 um stack height is newly developed for large capacitor area with better stability. Furthermore, the novel $Al_2O_3/HfO_2$ dielectric material with equivalent oxide thickness (EOT) of 25 ${\AA}$ is adopted for obtaining sufficient cell capacitance. The reliable cell capacitance and leakage current of MIS capacitor is obtained with ~26 fF/cell and < 1 fA/ceil by $Al_2O_3/HfO_2$ dielectric material, respectively.

Variations in Tunnel Electroresistance for Ferroelectric Tunnel Junctions Using Atomic Layer Deposited Al doped HfO2 Thin Films (하부전극 산소 열처리를 통한 강유전체 터널접합 구조 메모리 소자의 전기저항 변화 특성 분석)

  • Bae, Soo Hyun;Yoon, So-Jung;Min, Dae-Hong;Yoon, Sung-Min
    • Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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    • v.33 no.6
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    • pp.433-438
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    • 2020
  • To enhance the tunneling electroresistance (TER) ratio of a ferroelectric tunnel junction (FTJ) device using Al-doped HfO2 thin films, a thin insulating layer was prepared on a TiN bottom electrode, for which TiN was preliminarily treated at various temperatures in O2 ambient. The composition and thickness of the inserted insulating layer were optimized at 600℃ and 50 Torr, and the FTJ showed a high TER ratio of 430. During the heat treatments, a titanium oxide layer formed on the surface of TiN, that suppressed oxygen vacancy generation in the ferroelectric thin film. It was found that the fabricated FTJ device exhibits two distinct resistance states with higher tunneling currents by properly heat-treating the TiN bottom electrode of the HfO2-based FTJ devices in O2 ambient.

High-k 물질의 적층을 통한 고신뢰성 EIS pH 센서

  • Jang, Hyeon-Jun;Jeong, Hong-Bae;Lee, Yeong-Hui;Jo, Won-Ju
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2011.08a
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    • pp.284-284
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    • 2011
  • Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액의 수소이온이 막의 표면에 속박되어 표면전위의 변화를 유발하는 것에 기인한다. 그 결과, 수소이온의 농도에 따라 ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. 한편, ISFET의 좋은 pH감지특성과 높은 출력특성을 얻기 위하여 high-k물질들이 감지막으로써 지속적으로 연구되어져 왔다. 그 중 Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수와 좋은 pH 감지능력으로 인하여 많은 연구가 이루어져온 물질이다. 하지만 HfO2는 높은 유전상수를 갖음에도 불구하고 화학용액에 대한 non-ideal 효과에 취약하다는 보고가 있다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 본 연구에서는, 이러한 각각의 high-k 물질들의 단점을 보안하기 위하여 SiO2/HfO2/Al2O3(OHA) 적층막을 이용한 ISFET pH 센서를 제작하였으며 SOI 기판에서 구현되었다. SOI기판에서 OHA 적층막을 이용한 ISFET 제작이 이루어짐에 따라서 소자의 signal to noise 비율을 증대 시킬것으로 기대된다. 실제로 SOI-ISFET와 같이 제작된 SOI-MOSFET는 1.8${\times}$1010의 높은 on/off 전류 비율을을 보였으며 65 mV/dec의 subthreshold swing 값을 갖음으로써, 우수한 전기적 특성을 보이는 ISFET가 제작이 되었음을 확인 하였다. OHA 감지 적층막의 각 층은 양호한 계면상태, 높은 출력특성, 화학용액에 대한non-ideal 효과에 강한 immunity을 위하여 적층되었다. 결론적으로 SOI과 OHA 적층감지막을 이용하여 우수한 pH 감지 특성을 보이는 pH 센서가 제작되었다.

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High-k 적층 감지막(OA, OH, OHA)을 이용한 SOI 기판에서의 고성능 Ion-sensitive Field Effect Transistor의 구현

  • Jang, Hyeon-Jun;Jo, Won-Ju
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.02a
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    • pp.152-153
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    • 2012
  • Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 전해질 속 각종 이온농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. 이 소자의 기본 구조는 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며 게이트 컨택 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다 [1]. ISFET는 기존의 반도체 CMOS 공정과 호환이 가능하고 제작이 용이할 뿐만 아니라, pH용액에 대한 빠른 반응 속도, 비표지 방식의 생체물질 감지능력, 낮은 단가 및 소자의 집적이 용이하다는 장점을 가지고 있다. ISFET pH센서의 감지특성에 결정하는 요소 중 가장 중요한 것은 소자의 감지막이라고 할 수 있다. 감지막은 감지 대상 물질과 물리적으로 직접 접촉되는 부분으로서 일반적으로 기계적/화학적 강도가 우수한 실리콘 산화막(SiO2)이 많이 사용되어져 왔다. 최근에는 기존의 SiO2 보다 성능이 향상된 감지막을 개발하기 위하여 Al2O3, HfO2, ZrO2, 그리고 Ta2O5와 같은 고유전 상수(high-k)를 가지는 물질들을 EIS 센서의 감지막으로 이용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 지속적인 high-k 물질들에 대한 연구에도 불구하고 각각의 물질이 갖는 한계점이 드러났다. 본 연구에서는 SOI기판에서 SiO2 /HfO2 (OH), SiO2/Al2O3 (OA) 이단 적층 그리고 SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 삼단적층 감지막을 갖는 ISFET을 제작하고 각 감지막의 특성을 평가하였다. 평가된 특성의 결과가 아래의 표1에 요약되었다. 그 결과, 각 high-k 물질이 갖는 한계점을 극복하기 위하여 제안된 OHA감지막은 기존에 OH, OA가 갖는 장점을 취하면서 단점을 최소화 시키는 최적화된 감지막의 감지특성을 보였다.

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