• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.277.2-277.2
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• 2014

For next-generation electronic applications, human-machine interface devices have recently been demonstrated such as the wearable computer as well as the electronic skin (e-skin). For integration of those systems, it is essential to develop many kinds of components including displays, energy generators and sensors. In particular, flexible sensing devices to detect some stimuli like strain, pressure, light, temperature, gase and humidity have been investigated for last few decades. Among many condidates, a pressure sensing device based on organic field-effect transistors (OFETs) is one of interesting structure in flexible touch displays, bio-monitoring and e-skin because of their flexibility. In this study, we have investigated a flexible e-skin based on highly sensitive, pressure-responsive OFETs using microstructured ferroelectric gate dielectrics, which simulates both rapidly adapting (RA) and slowly adatping (SA) mechanoreceptors in human skin. In SA-type static pressure, furthermore, we also demonstrate that the FET array can detect thermal stimuli for thermoreception through decoupling of the input signals from simultaneously applied pressure. The microstructured highly crystalline poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) possessing piezoelectric-pyroelectric properties in OFETs allowed monitoring RA- and SA-mode responses in dyanamic and static pressurizing conditions, which enables to apply the e-skin to bio-monitoring of human and robotics.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권1호
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• pp.128-133
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• 2013

Si Nanowire (Si-NW) arrays were fabricated by top-down method. A relatively simple method is suggested to fabricate suspended silicon nanowire arrays. This method allows for the production of suspended silicon nanowire arrays using anisotropic wet etching and conventional MEMS method of SOI (Silicon-On-Insulator) wafer. The dimensions of the fabricated nanowire arrays with the proposed method were evaluated and their effects on the Field Effect Transistor (FET) characteristics were discussed. Current-voltage (I-V) characteristics of the device with nanowire arrays were measured using a probe station and a semiconductor analyzer. The electrical properties of the device were characterized through leakage current, dielectric property, and threshold voltage. The results implied that the electrical characteristics of the fabricated device show the potential of being ion-selective field effect transistors (ISFETs) sensors.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.37-44
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• 2015

본 논문에서 전계효과 트랜지스터 (field effect transistor; FET) 제작을 위한 표면 프로그램된 aminopropylethoxysilane(APTES)와 1-octadecyltrichlorosilane(OTS) 패턴을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브(single-walled carbon nanotube; SWCNT)를 실리콘 기판 위에 선택적으로 흡착시키는 공정방법을 제안하였다. 양성 표면 분자 패턴을 만들기 위해 형성된 APTES 패턴은 많은 양의 SWCNT의 흡착을 위해 제작되었고, OTS 만을 이용한 공정보다 효과적인 SWCNT 흡착이 가능하다. 산화막(silicon dioxide)이 형성된 실리콘 기판 위에 사진공정(photolithography process)을 이용하여 임의의 감광액(photoresist; PR) 패턴이 형성되었다. PR 패턴이 형성된 기판은 헥산 용매를 이용하여 1:500 (v/v)로 희석된 OTS 용액 속에 담가진다. OTS 박막이 표면 전체에 만들어지고, PR 패턴이 제거되는 과정에서 PR 위에 형성되었던 OTS 박막도 같이 제거되어, 선택적으로 형성된 OTS 박막 패턴을 얻을 수 있다. 이 기판은 다시 에탄올 용매를 이용하여 희석된 APTES 용액 속에 담가진다. APTES 박막은 OTS 박막 패턴이 없는 노출된 산화막 위에 형성된다. 마지막으로 이처럼 APTES와 OTS에 의해 표면 프로그램된 기판은 SWCNT가 분산된 다이클로로벤젠(dichlorobenzene) 용액 속에 담가진다. 결과적으로 SWCNT는 양 극성을 띠는(positive charged) APTES 박막 패턴 위에만 흡착된다. 반면 중성O TS 박막 패턴 위에는흡착되지 않는다. 이러한 표면 프로그램 방법을 사용하여 SWCNT는 원하는 영역에 자기 조립시킬 수 있다. 우리는 이 방법을 이용하여 소오스와 드레인 전극사이에 SWCNT가 멀티 채널로 구성된 다중채널 FET를 성공적으로 제작하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제15권11호
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• pp.231-243
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• 2017

본 논문은 전기적 감지 방식 바이오센서의 개념을 리뷰하고, 의류 및 텍스트 기반의 바이오센서의 연구 사례를 조사하였다. 생체 신호를 측정 할 수 있는 바이오센서는 생물학적 감지 물질을 이용하여 생물학적 물질의 물리적, 화학적 특성을 감지하는 장치이다. 따라서 바이오센서를 사용하여 생체신호를 측정할 수 있는 웰니스 의류는 U-Health 서비스를 제공하는데 중요한 역할을 한다. 기존 센서와 다르게 바이오센서의 차별화된 특징은 선택적 반응과 생물학적 물질의 결합을 사용한다는 점이다. 이러한 바이오센서 중 전기적 감지 바이오센서는 전기 신호의 처리로 인해 크기가 매우 작아 유비쿼터스 환경을 조성하는데 이용될 수 있다. 따라서 웰니스 의류를 개발하기 위해 소형화가 쉬운 전기적 감지 바이오센서를 연구할 필요가 있다. 본 논문에서는 전기적 감지 바이오센서(전기화학적 방식, 나노와이어/탄소나노튜브 기반 FET 방식)에 대해 자세히 기술하였다. 마지막으로, 이러한 고찰을 통해 향후 웰니스 의류에 적용 가능할 바이오센서의 기술개발 방향을 제언하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권3호
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• pp.169-172
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• 2020

In this paper, the effect of hot carrier injection on an n-bulk fin field-effect transistor (FinFET) is analyzed. The hot carrier injection method is applied to determine the performance change after injection in two ways, channel hot electron (CHE) and drain avalanche hot carrier (DAHC), which have the greatest effect at room temperature. The optimum condition for CHE injection is V_G=V_D, and the optimal condition for DAHC injection can be indirectly confirmed by measuring the peak value of the substrate current. Deterioration by DAHC injection affects not only hot electrons formed by impact ionization, but also hot holes, which has a greater impact on reliability than CHE. Further, we test the amount of drain voltage that can be withstood, and extracted the lifetime of the device. Under CHE injection conditions, the drain voltage was able to maintain a lifetime of more than 10 years at a maximum of 1.25 V, while DAHC was able to achieve a lifetime exceeding 10 years at a 1.05-V drain voltage, which is 0.2 V lower than that of CHE injection conditions.

• 센서학회지
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• 제10권3호
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• pp.173-179
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• 2001

현재 사용되어지는 반도체형 압력센서에는 압저항형과 용량형이 있다. 특히 반도체 마이크로 압력센서는 크기도 작고 신호처리회로를 동일칩 위에 집적화 할 수 있어 많은 관심을 모아왔다. 그러나 이러한 형태의 센서들은 제조공정이 복잡해서 생산성이 낮다. 기존의 센서들이 가지는 단점들을 극복하기 위해 새로운 형태의 FET형 압력센서(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제안하고 그 동작특성을 조사하였다. 압력 감지 물질은 PZT(Pb(Zr,Ti)$O_3$)를 사용하였다. RF 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 MOSFET의 게이트 절연막 위에 PZT 압전 박막을 증착하였다. PZT의 안정적 상태인 perovskite 구조를 형성하기 위하여 PbO 분위기에서 열처리하는 기법을 도입하였다. 제작된 PSFET의 감도는 0.38 mV/mmHg이다.

• 센서학회지
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• 제7권4호
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• pp.243-253
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• 1998

전해질 센서 감지막으로 사용되어 온 PVC 감지막은 센서 표면과의 낮은 부착력으로 인하여 센서 수명을 단축시켰고, 감지막의 규격화와 양산화가 어려웠다. 이러한 문제를 해결하고자 감지막 용액은 중성 캐리어(ionophore), 고분자 지지체(TEOS:DEDMS=1:3), 용매(에탄올) 그리고 촉매(염산)들을 혼합하여 sol-gel 방법으로 제조하였다. 그리고 감광성 고분자물질(THB30)로 만들어진 마이크로풀(micropool)내에 리프트-오프(lift-off) 기법으로 감지막을 형성하였다. 제작된 전해질 센서는 MISFET(metal-insulator-semiconductor field-effect transistor)의 전형적인 전기적 특성을 보였다. K-, Ca-, Na-ISFET은 넓은 농도범위에서 각각 53, 25, 50 mV/decade의 감도를 보였다. 감응시간은 약 90초이며 드리프트는 약 0.05 mV/hour였다. Sol-gel 법과 리프트-오프 기법은 감지감 형성에 적용될 수 있었으며, 센서의 규격화와 양산화를 개선시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 접착 및 계면
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• 제21권3호
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• pp.86-92
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• 2020

본 연구에서 소스/드레인 전극이 위치하는 기판의 접촉영역과 두 전극사이 채널영역의 표면 에너지를 선택적으로 다르게 제어하여 고분자 트랜지스터의 소자성능과 전하주입 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 채널영역의 표면에너지를 낮게 유지하면서 접촉영역의 표면에너지를 높였을 때 고분자 트랜지스터의 전하이동도는 0.063 ㎠/V·s, 접촉저항은 132.2 kΩ·cm, 그리고 문턱전압이하 스윙은 0.6 V/dec로 나타났으며, 이는 원래 소자에 비해 각각 2배와 30배 이상 개선된 결과이다. 채널길이에 따른 계면 트랩밀도를 분석한 결과, 접촉영역에서 선택적 표면처리에 의해 고분자반도체 분자의 공액중첩 방향과 전하주입 방향이 일치되면서 전하트랩 밀도가 감소한 것이 성능향상의 주요한 원인으로 확인되었다. 본 연구에서 적용한 전극과 고분자 반도체의 접촉영역에 선택적 표면처리 방법은 기존의 계면저항을 낮추는 다양한 공정과 함께 활용됨으로써 트랜지스터 성능향상을 최대화할 수 있는 가능성을 가진다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.648-654
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• 2003

본 논문에서는 비 산화물인 불소화합물 게이트절면막을 이용하여 박막반도체 다이아몬드 MS계면(Metal-Insulator-Semiconductor Interface)의 전기적 안정화를 실현하였다. 특히 산소 게터링 효과(Oxygen-Gettering Effect)에 의한 표면준위 억제를 통해, 박막반도체 다이아몬드 MIS계면에 있어서 최적의 전기적 특성을 부여하는 BiF2 게이트절연막을 개발하였다. 본 논문의 결과에 의하면, BaF$_2$ 게이트 절연막을 이용하여 제작한 A1/BaF2/diamond MIS 다이오드와 MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor)로부터 저농도의 ~10101/$\textrm{cm}^2$ eV의 표면준위밀도가 관측되었고, 그리고 이제까지 발표된 다이아몬드 박막반도_체 FET중 최고치인 400 $\textrm{cm}^2$/Vs의 유효이동도가 관찰되었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권2호
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• pp.28-34
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• 2011

이전 보고에서 우리는 오직 포토리소그래피(photolithography) 공정만을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 (single-walled carbon nanotube; SWCNT)를 산화막 (silicon-dioxide; $SiO_2$)이 형성된 실리콘 (silicon; Si) 기판위에 선택적으로 흡착시키는 공정 방법에 대해 조사했었다. 본 논문에서, 우리는 위에서 설명한 기법을 이용하여 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 전계효과 트랜지스터 (field emission transistor; FET)를 제작하였다. 또한, 제작된 단일벽 탄소 나노튜브 기반 전계효과 트랜지스터 소자의 게이트 전압에 따른 전류 전압특성이 조사되었다. 이 전계효과 트랜지스터는 센서로서 작동될 수 있다. 포토리소그래피 공정에 의해 열산화막이 형성된 실리콘 기판 표면위에 단일벽 탄소 나노튜브가 흡착될 부분(채널부분)의 포토레지스트가 노출되도록 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이 포토레지스트 패턴이 형성된 기판은 단일벽 탄소 나노튜브가 분산된 다이클로로벤젠 (dichlorobenzene; DCB) 용액 속에 담가진다. 남아 있는 포토레지스트 패턴이 아세톤에 의해 제거 되면, 결과적으로 채널부분 (소오스와 드레인 전극사이) 에 선택적으로 단일벽 탄소 나노튜브 채널이 형성된다. 이 간단한 가기 조립 기술이 이용됨으로써 우리는 단일벽 탄소 나노튜브 채널을 가진 4개의 전계효과 트랜지스터 어레이를 성공적으로 제작하였다.