• Korean Journal of Materials Research
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• v.26 no.6
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• pp.347-352
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• 2016

ZnO with wurtzite structure has a wide band gap of 3.37 eV. Because ZnO has a direct band gap and a large exciton binding energy, it has higher optical efficiency and thermal stability than the GaN material of blue light emitting devices. To fabricate ZnO devices with optical and thermal advantages, n-type and p-type doping are needed. Many research groups have devoted themselves to fabricating stable p-type ZnO. In this study, $As^+$ ion was implanted using an ion implanter to fabricate p-type ZnO. After the ion implant, rapid thermal annealing (RTA) was conducted to activate the arsenic dopants. First, the structural and optical properties of the ZnO thin films were investigated for as-grown, as-implanted, and annealed ZnO using FE-SEM, XRD, and PL, respectively. Then, the structural, optical, and electrical properties of the ZnO thin films, depending on the As ion dose variation and the RTA temperatures, were analyzed using the same methods. In our experiment, p-type ZnO thin films with a hole concentration of $1.263{\times}10^{18}cm^{-3}$ were obtained when the dose of $5{\times}10^{14}$ As $ions/cm^2$ was implanted and the RTA was conducted at $850^{\circ}C$ for 1 min.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.180-180
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• 2015

Solution processed Resistive random access memory (ReRAM)은 간단한 공정 과정, 고집적도, 저렴한 가격, 대면적화 플라즈마 데미지 최소화 등의 장점으로 차세대 비휘발성 메모리로 써 많은 관심을 받고 있으며, 주로 high-k 물질인 HfOx, TiOx, ZnO 가 이용 된다. IGZO와 ZTO와 같은 산화물 반도체는 높은 이동도, 대면적화, 넓은 밴드갭으로 인하여 투명한 장점으로 LCDs (Liquid crystal displays)에 이용 가능하며, 최근에는 IGZO와 ZTO에서 Resistive Switching (RS) 특성을 확인한 논문이 보고되면서 IGZO와 ZTO를 ReRAM의 switching medium와 TFT의 active material로써 동시에 활용하는 것에 많은 관심을 받고 있다. 이와 같은 산화물 반도체는 flat panel display 회로에 TFT와 ReRAM의 active layer로써 집적가능 하며 systems-on-panels (SOP)에 적용 가능하다. 하지만 IGZO 보다는 ZTO가 In과 Ga을 포함하지 않기 때문에 저렴하다. 그러므로 IGZO를 대신하는 물질로 ZTO가 각광 받고 있다. 본 실험에서는 ZTO film에 Al을 doping하여 메모리 특성을 평가하였다. 실험 방법으로는 p-type Si에 습식산화를 통하여 SiO2를 300 nm 성장시킨 기판을 사용하였다. 그리고 Electron beam evaporator를 이용하여 Ti를 10 nm, Pt를 100 nm 증착 한다. 용액은 Zn와 Tin의 비율을 1:1로 고정한 후 Al의 비율을 0, 0.1, 0.2의 비율로 용액을 각각 제작하였다. 이 용액을 이용하여 Pt 위에 spin coating방법을 이용하여 1000 rpm 10초, 6000 rpm 30초의 조건으로 AZTO (Al-ZnO-Tin-Oxide) 박막을 증착한 뒤, solvent 및 불순물 제거를 위하여 $250^{\circ}C$의 온도로 30분 동안 열처리를 진행하였다. 이후 Electron beam evaporator를 이용하여 top electrode인 Ti를 100 nm 증착하였다. 제작된 메모리의 전기적 특성은 HP 4156B semiconductor parameter analyzer를 이용하여 측정하였다. 측정 결과, AZTO (0:1:1, 0.1:1:1, 0.2:1:1)를 이용하여 제작한 ReRAM에서 RS특성을 얻었으며 104 s이상의 신뢰성 있는 data retention특성을 확인하였다. 그리고 Al의 비율이 증가할수록 on/off ratio가 증가하고 endurance 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 결론적으로 Al을 doping함으로써 ZTO film의 메모리 특성을 향상 시켰으며 AZTO film을 메모리와 트랜지스터의 active layer로써 활용 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.71-72
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• 1998

반도체 집적 공정의 발달로 차세대 소자용으로 30 A 이하의 극 박막 Si02 절연막이 요구되고 있으며, 현재 제품으로 50-70 A 두께의 절연막을 사용한 것이 발표되고 있다. 절연막의 두께가 앓아질수록 많은 문제가 발생할 수 있는데 그 예로 절연막의 breakdo때둥에 의한 신뢰성 특성의 악화, 절연막올 통한 direct tunneling leakage current, boron풍의 dopant 침투로 인한 소자 특성 ( (Threshold Voltage)의 불안, 전기적 stress하에서의 leakage current증가와 c charge-trap 및 피terface s쩌.te의 생성으로 인한 소자 특성의 변화 둥으로 요약 된다. 절연막의 특성올 개선하기 위해 여러 가지 새로운 공정들이 제안되었다. 그 예로, Nitrogen올 Si/Si02 계면에 doping하여 절연막의 특성을 개선하는 방법 으로 고온 열처 리 를 NH3, N20, NO 분위 기 에서 실시 하거 나, polysilicon 또는 s silicon 기판에 nitrogen올 이온 주입하여 열처리 하는 방법, 그리고 Plasma분 위기에서 Nitrogen 함유 Gas를 이용하여 nitrogen을 doping시키는 방법 둥이 연구되고 있다. 또한 Oxide cleaning 후 상온에서 성장되는 oxide를 최소화 하여 절연막의 특성올 개선하기 위하여 LOAD-LOCK을 이용하는 방법, C뼈피ng 공정의 개선올 통한 contamination 감소와 silicon surface roughness 감소 로 oxide 신뢰성올 개선하는 방법 둥이 있다. 구조적 인 측면 에 서 는 Polysilicon 의 g없n size 를 최 적 화하여 OxideIPolysilicon 의 계면 특성올 개선하는 연구와 Isolation및 Gate ETCH공정이 절연막의 특성에 미 치 는 영 향도 많이 연구되 고 있다 .. Plasma damage 가 Oxide 에 미 치 는 효과 를 제어하는 방법과 Deuterium열처리 퉁올 이용하여 Hot electron Stress하에서 의 MOS 소자의 Si/Si02 계면의 신뢰성을 개선하고 있다. 또한 극 박막 전연막의 신뢰성 특성올 통계적 분석올 통하여 사용 가능한 수명 올 예 측 하는 방법 과 Direct Tunneling Leakage current 를 고려 한 허 용 가농 한 동작 전 압 예측 및 Stress Induced Leakage Current 둥에 관해서 도 최 근 활발 한 연구가 진행되고 있다.

• Journal of IKEEE
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• v.23 no.1
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• pp.193-199
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• 2019

In this study, we have proposed a floating metal guard ring structure based on TCAD simulation in order to enhance the breakdown voltage characteristics of gallium oxide ($Ga_2O_3$) vertical high voltage switching Schottky barrier diode. Unlike conventional guard ring structures, the floating metal guard rings do not require an ion implantation process. The locally enhanced high electric field at the anode corner was successfully suppressed by the metal guard rings, resulting in breakdown voltage enhancement. The number of guard rings and their width and spacing were varied for structural optimization during which the current-voltage characteristics and internal electric field and potential distributions were carefully investigated. For an n-type drift layer with a doping concentration of $5{\times}10^{16}cm^{-3}$ and a thickness of $5{\mu}m$, the optimum guard ring structure had 5 guard rings with an individual ring width of $1.5{\mu}m$ and a spacing of $0.2{\mu}m$ between rings. The breakdown voltage was increased from 940 V to 2000 V without degradation of on-resistance by employing the optimum guard ring structure. The proposed floating metal guard ring structure can improve the device performance without requiring an additional fabrication step.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics A
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• v.32A no.8
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• pp.153-165
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• 1995

The design procedure of a GaAs/AlGaAs semiconductor matrix optical switch is presented for a simplified tree architecture in the viewpoint of optical loss. A low loss, 0.537 dB/cm, pin type substrate is designed by considering the loss due to imputity doping at 1.3 $\mu$m wavelength. The operating voltage and the device length of a reversed ${\Delta}{\beta}$ electro-optic directional coupler(EODC) swith which is a cross-point device of the 4${\times}$4 matrix optical switch and the bending loss of rib waveguide are caculated as functions of waveguide parameters and bending parameters. There is an optimum bending radius for some waveguide parameters. It is recommened that higher optical confinement conditions such as wide waveguide width and higher rib-height should be chosen for structural parameters of a low loss and a process insensitive 4${\times}$4 matris optical switch. A 4${\times}$4 optical matrix switch which has a 3 dB loss and a 12 volt operating voltage is designed.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.18.2-18.2
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• 2010

For the past a few years, we have intensively researched the printable inorganic conductors and ZnO-based amorphous oxide semiconductors (AOSs) for thin-film transistors. For printable conductor materials, we have focused on the aqueous Ag and Cu ink which possess a variety of advantages, comparing with the conventional metal inks based on organic solvent system. The aqueous Ag ink was designed to achieve the long-term dispersion stability using a specific polymer which can act as a dispersant and capping agent, and the aqueous Cu ink was carefully formulated to endow the oxidation stability in air and even aqueous solvent system. The both inks were successfully printed onto either polymer or glass substrate, exhibiting the superior conductivity comparable to that of bulk one. For printable ZnO-based AOSs, we have researched the noble way to resolve the critical problem, a high processing-temperature above $400^{\circ}C$, and recently discovered that Ga doping in ZnO-based AOSs promotes the formation of oxide lattice structures with oxygen vacancies at low annealing-temperatures, which is essential for acceptable thin-film transistor performance. The mobility dependence on annealing temperature and AOS composition was analyzed, and the chemical role of Ga are clarified, as are requirements for solution-processed, low-temperature annealed AOSs.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.25 no.1B
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• pp.8-14
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• 2000

This paper analyzes and accesses the gain of optically pumped surface-normal MQW optical amplifiers. The proposed amplifiers have the advantage of polarization independence, high coupling efficiency to and from optical fibers, and flexibility of operating wavelength. We analyzed the gain characteristics of 100 - 200-period MQWs and verified the dependence of a strained lattice and selective doping. Theoretical analysis of such MQWs showsa single-pass gain of 3 dB with broad operation bandwidth. A single-pass gain of 2.6 dB is obtained experimentally in an InGaAs/InGaAlAs MQW amplifier, which is compared with calculations. The use of Fabry-Perot interferometer (FPI) structure in an optical amplifier is a useful way to increase the gain, but causes a problem of narrow operation bandwidth when the single-pass gain is low. Therefore, a single-pass gain above 2to 3 dB is a prerequisite to achieve both a high gain and moderate operation bandwidth in FPI-structured opticalamplifiers. We have designed an FPI-structured surface-normal optical amplifier both with a high gain of broad operation bandwidth of 4.6mm, when a single-pass gain is 3 dB.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• v.14 no.1
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• pp.40-44
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• 2016

The device coupling between the stacked top/bottom field-effect transistors (FETs) in two types of monolithic 3D inverter (M3INV) with/without a metal layer in the bottom tier is investigated, and then the regime of the thickness T_ILD and dielectric constant ε_r of the inter-layer distance (ILD), the doping concentration N_d (N_a), and length L_g of the channel, and the side-wall length L_SW where the stacked FETs are coupled are studied. When N_d (N_a) < 10¹⁶ cm^-3 and L_SW < 20 nm, the threshold voltage shift of the top FET varies almost constantly by the gate voltage of the bottom FET, but when N_d (N_a) > 10¹⁶ cm^-3 or L_SW > 20 nm, the shift decreases and increases, respectively. M3INVs with T_ILD ≥ 50 nm and ε_r ≤ 3.9 can neglect the interaction between the stacked FETs, but when T_ILD or ε_r do not meet the above conditions, the interaction must be taken into consideration.

• Progress in Superconductivity
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• v.13 no.3
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• pp.158-162
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• 2012

$Y(Pr)Ba_2Cu_4O_8$ system is one of the most studied high temperature superconductors. Substitution of Pr for Y in this system suppresses $T_c$ and superconductivity finally disappears at a high Pr doping. There are competing theories for the suppression of $T_c$ but systematic experimental results are very rare. In order to find the change in Fermi surface topology which can affect the superconductivity, we have performed angle-resolved photoemission studies on single crystal samples of $YBa_2Cu_4O_8$ and $PrBa_2Cu_4O_8$. While the Fermi surface of $YBa_2Cu_4O_8$ shows a similar topology to those of other cuprates, we observe only 1D like band structures in $PrBa_2Cu_4O_8$. We find no significant differences in the chain band for both samples.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.422-422
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• 2012

In2O3 계열의 산화물 전도성 투명 전극은 최근 디스플레이, 태양전지 등 전자산업에서 중요한 소재로 전 세계적으로 많이 연구되고 있다. 또한 3.6 eV의 wide bandgap을 가짐으로서 센서 등의 반도체 소자로의 응용가능성이 매우 큰 것으로 알려져 있다. 기존의 연구는 In2O3에 SnO2, Al2O3, Ga2O3 등을 혼합하여 화합물 형태의 투명전극 소재를 개발하고, 전도성 및 투과율 등을 개선시키는데 초점이 맞춰져왔다. 최근에 들어서 나노스케일 물질의 제조 기술 개발로 낮은 차원의 In2O3 나노구조는 센서나 발광다이오드와 같은 전자기기의 제작을 위해서 연구 되었는데, 본 논문에서는 Carbon을 doping하여 p-형 반도체로의 응용 가능성을 고찰하였다. 본 논문에서는 In2O3:C 박막을 radio-frequency magnetron sputtering 방법으로 sapphire(0001) 기판위에 증착하였다. 통상적으로 ceramic target에 carbon을 혼합하여 sintering하여 제작한 ceramic target 대신, In2O3 powder와 CNT를 혼합하여 powder형태의 sputter target을 사용하였다. 박막의 증착 초기에는 매우 평평한 층구조로 성장하였고, 박막의 두께가 증가함에 따라 섬조직이 생성되기 시작하여 표면거칠기가 매우 크게 증가하였다. 박막의 두께가 500 nm 이상이 되면 나노 피라미드가 생성되는데, 이는 In2O3의 결정구조에 기인한 것으로 판단된다.