• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.189-195
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• 2009

고순도의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드(nanorods)가 니켈산화물 나노입자를 촉매로 사용하고 갈륨금속분말을 원료물질로 이용하여 화학기상증착법으로 합성되었다. 전계방출형 주사전자현미경을 이용하여 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 관찰한 결과, 평균직경은 약 160 nm 그리고 평균길이는 $4{\mu}m$였으며 vaporsolid(VS) 성장기구를 통하여 성장되었음을 알 수 있었다. X-선 회절시험과 고분해능 투과전자 현미경을 이용한 결정구조 분석 결과, 합성된 나노로드의 내부는 단사정계 결정구조를 가지는 단결정의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$로 이루어져 있고 외벽은 비정질 갈륨옥사이드로 이루어진 코어-셀 구조로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 합성된 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 음극 활물질로 사용하여 전극을 제조하고 전기화학적 특성을 분석한 결과, 리튬/$\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드 전지는 첫 방전 시 867 mAh/g-$\beta-Ga_{2}O_{3}$의 높은 용량을 나타내었으나 초기 비가역 용량으로 인해 62%의 낮은 충 방전 효율을 나타내었다. 그러나 5 사이클 이후 높은 충 방전 효율을 보이며 30 사이클까지 안정된 사이클 특성을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권4호
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• pp.121-127
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• 2022

초광역대 반도체인 β-Ga₂O₃은 고전력 반도체 소재에 대한 유망한 응용으로 인해 큰 주목을 받고 있다. 5가지 다른 다형 중 가장 안정적인 상인 β-Ga₂O₃는 4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전계를 갖는다. 또한, 이는 용융 소스로부터 성장될 수 있어 전력반도체용 SiC, GaN 및 다이아몬드와 같은 다른 와이드 밴드갭 반도체보다 더 높은 성장률과 더 낮은 제조 비용으로 성장이 가능하다. 이 연구에서 β-Ga₂O₃ 단결정 성장은 EFG(edge-defined film-fed growth) 방법에 의해 성장되었다. 성장 방향과 주면을 각각 β-Ga₂O₃ 결정의 [010] 방향과 (100)면으로 성장하였다. Raman 분석의 스펙트럼으로 β-Ga₂O₃ 잉곳의 결정상과 불순물을 확인하였고, 고해상도 X선 회절(HRXRD)을 이용하여 결정 품질과 결정 방향을 분석하였다. 또한 EFG 방법으로 성장한 β-Ga₂O₃ 리본형태의 잉곳을 각 위치별로 결정 품질과 다양한 특성을 체계적으로 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.56-63
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• 2023

본 연구에서는 졸-겔 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide) 박막을 만들고 이에 전자빔을 조사 한 후 박막 트랜지스터로 제작하여 전자빔 조사가 박막 트랜지스터의 전기적 특성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 특히 전자빔이 조사되는 환경을 대기 중과 질소 분위기(<200 ppm O₂)로 두고 전자빔 조사 선량 세기를 100kGy와 200kGy로 각각 조사한 후 350℃ 온도에서의 열처리만 진행한 비교군과 비교 분석을 진행하였다. 전자빔 조사에 따른 졸-겔 IGZO 박막의 물성 변화를 분석하기 위해 UV-Visible spectroscopy, X-ray diffraction(XRD)와 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 분석 결과, 전자빔 조사 전·후의 모든 조건 하에서 가시광 영역에서의 80% 이상의 높은 투과도를 보여줌을 확인할 수 있었고, XRD 분석 결과를 통해 전자빔 조사와 관계없이 비정질 특성을 유지함을 확인하였다. 특히 전자빔 조사에 따라 졸-겔 IGZO 박막에 화학적 조성 변화가 있음을 확인하였는데, 질소 분위기에서 전자빔을 조사하게 되면 M-O결합과 관련된 peak이 차지하는 비율이 높아짐을 확인할 수 있었다. 질소 분위기에서 전자빔이 조사된 TFT들은 on/off 비율, 전자 이동도에서 향상된 특성을 보여주었으며, 시간에 따라 트랜지스터의 특성들(on/off 비율, 문턱전압, 전자이동도, 하위임계값 스윙)의 수치 또한 큰 변화 없이 유지됨이 확인되어, 졸-겔 공정 TFT 제작에 있어서 질소 분위기에서의 전자빔 조사공정이 IGZO기반 박막 트랜지스터의 전기적특성의 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권2호
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• pp.208-214
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• 2024

This reports the electrical properties of single-crystal β-gallium oxide (β-Ga₂O₃) vertical Schottky barrier diodes (SBDs) with a different guard ring structure. The vertical Schottky barrier diodes (V-SBDs) were fabricated with two types guard ring structures, one is with metal deposited on the Al₂O₃ passivation layer (film guard ring: FGR) and the other is with vias formed in the Al₂O₃ passivation layer to allow the metal to contact the Ga₂O₃ surface (metal guard ring: MGR). The forward current values of FGR and MGR V-SBD are 955 mA and 666 mA at 9 V, respectively, and the specific on-resistance (R_on,sp) is 5.9 mΩ·cm² and 29 mΩ·cm². The series resistance (R_s) in the nonlinear section extracted using Cheung's formula was 6 Ω, 4.8 Ω for FGR V-SBD, 10.7 Ω, 6.7 Ω for MGR V-SBD, respectively, and the breakdown voltage was 528 V for FGR V-SBD and 358 V for MGR V-SBD. Degradation of electrical characteristics of the MGR V-SBD can be attributed to the increased reverse leakage current caused by the guard ring structure, and it is expected that the electrical performance can be improved by preventing premature leakage current when an appropriate reverse voltage is applied to the guard ring area. On the other hand, FGR V-SBD shows overall better electrical properties than MGR V-SBD because Al₂O₃ was widely deposited on the Ga₂O₃ surface, which prevent leakage current on the Ga₂O₃ surface.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.301.2-301.2
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• 2016

Metal-oxide thin-film transistors (TFTs) have gained a considerable interest in transparent electronics owing to their high optical transparency and outstanding electrical performance even in an amorphous state. Also, these metal-oxide materials can be solution-processed at a low temperature by using deep ultraviolet (DUV) induced photochemical activation allowing facile integration on flexible substrates [1]. In addition, high-dielectric constant (k) inorganic gate dielectrics are also of a great interest as a key element to lower the operating voltage and as well as the formation of coherent interface with the oxide semiconductors, which may lead to a considerable improvement in the TFT performance. In this study, we investigated the electrical properties of solution-processed high-k strontium-doped AlOx (Sr-AlOx) gate dielectrics. Using the Sr-AlOx as a gate dielectric, indium-gallium-zinc oxide (IGZO) TFTs were fabricated and their electrical properties are analyzed. We demonstrate IGZO TFTs with a 10-nm-thick Sr-AlOx gate dielectric which can be operated at a low voltage (~5 V).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.209.1-209.1
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• 2015

Indium gallium zinc oxide (IGZO), indium zinc oxide (IZO) 그리고 zinc tin oxide (ZTO) 같은 zinc oxide 기반의 산화물 반도체는 높은 이동도, 투과도 그리고 유연성 같은 장점을 갖고 있어, display application의 backplane 소자로 적용되고 있다. 또한 최근에는 산화물 반도체를 이용한 thin-film transistor (TFT) 뿐만아니라 resistive random access memory (RRAM), flash memory 그리고 pH 센서 등 다양한 반도체 소자에 적용을 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 그러나 zinc oxide 기반의 산화물 반도체의 전기 화학적 불안정성은 위와 같은 소자에 적용하는데 제약이 있다. 산화물 반도체의 안정성에 영향을 미치는 다양한 요인들 중 한 가지는, sputter 같은 plasma를 이용한 공정 진행 시 active layer가 plasma에 노출되면서 threshold voltage (Vth)가 급격하게 변화하는 plasma damage effect 이다. 급격한 Vth의 변화는 동작 전압의 불안정성을 가져옴과 동시에 누설전류를 증가시키는 결과를 초래 한다. 따라서 본 연구에서는, IGZO 기반의 TFT를 제작 후 plasma 분위기에 노출시켜, power와 노출 시간에 따른 전기적 특성 변화를 확인 하였다. 또한, thermal annealing을 적용하여 열처리 온도와 시간에 따른 Vth의 회복특성을 조사 하였다. 이러한 결과는 추후 산화물 반도체를 이용한 다양한 소자 설계 시 유용할 것으로 기대된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1332_1333
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• 2009

The electrical properties of an inorganic/organic heterojunction has been investigated by spin coating the p-type polymer poly(3,4 ethylenedioxythiophene) : poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) on an n-type gallium doping zinc oxide (GZO) film. Current-voltage (I-V) characteristics of the fabricated heterojunction diodes have a good rectifying characteristics. The barrier height is calculated 0.8 eV.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.273.2-273.2
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• 2014

Sputtering process has been widely used in Si-based semiconductor industry and it is also an ideal method to deposit transparent oxide materials for thin-film transistors (TFTs). The oxide films grown at low temperature by conventional RF sputtering process are typically amorphous state with low density including a large number of defects such as dangling bonds and oxygen vacancies. Those play a crucial role in the electron conduction in transparent electrode, while those are the origin of instability of semiconducting channel in oxide TFTs due to electron trapping. Therefore, post treatments such as high temperature annealing process have been commonly progressed to obtain high reliability and good stability. In this work, the scheme of electron-assisted RF sputtering process for high quality transparent oxide films was suggested. Through the additional electron supply into the plasma during sputtering process, the working pressure could be kept below $5{\times}10-4Torr$. Therefore, both the mean free path and the mobility of sputtered atoms were increased and the well ordered and the highly dense microstructure could be obtained compared to those of conventional sputtering condition. In this work, the physical properties of transparent oxide films such as conducting indium tin oxide and semiconducting indium gallium zinc oxide films grown by electron-assisted sputtering process will be discussed in detail. Those films showed the high conductivity and the high mobility without additional post annealing process. In addition, oxide TFT characteristics based on IGZO channel and ITO electrode will be shown.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.557-557
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• 2012

Silicatein-${\alpha}$, the enzyme extracted from silica spicules in glass sponges, has been studied extensively in the way of chemistry from 1999, in which the pioneering work by Morse, D. E. - the discovery of the enzymatic hydrolysis in Silicatein-${\alpha}$ - was published. Since its reaction conditions are physiologically favored, synthesis of various materials, such as gallium oxide, zirconium oxide, and silicon oxide, was achieved without any hazardous wastes. Although some groups synthesized oxide films and particles, they have not achieved yet controlled morphogenesis in the reaction conditions mentioned above. With the knowledge of catalytic triad involved in hydrolysis of silicone alkoxide and oligomerization of silicic acid, we designed the novel peptide amphiphiles to not only form self-assembled structure, but also display similar activities to silicatein-${\alpha}$. Designed templates were able to self-assemble into left-handed helices for the peptide amphiphiles with L-form amino acid, catalyzing polycondensation of silicic acids onto the surface of them. It led to the formation of silica helices with 30-50 nm diameters. These results were characterized by various techniques, including SEM, TEM, and STEM. Given the situation that nano-bio-technology, the bio-applicable technology in nanometer scale, has been attracting considerable attention; this result could be applied to the latest applications in biotechnology, such as biosensors, lab-on-a-chip, biocompatible nanodevices.

• 한국재료학회지
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• 제21권12호
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• pp.639-643
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• 2011

Zinc oxide as an optoelectronic device material was studied to utilize its wide band gap of 3.37 eV and high exciton biding energy of 60 meV. Using anti-site nitrogen to generate p-type zinc oxide has shown a deep acceptor level and low solubility. To increase the nitrogen solubility in zinc oxide, group 13 elements (aluminum, gallium, and indium) was co-added to nitrogen. The effect of aluminum on nitrogen solubility in a $3{\times}3{\times}2$ zinc oxide super cell containing 72 atoms was investigated using density functional theory with hybrid functionals of Heyd, Scuseria, and Ernzerhof (HSE). Aluminum and nitrogen were substituted for zinc and oxygen sites in the super cell, respectively. The band gap of the undoped super cell was calculated to be 3.36 eV from the density of states, and was in good agreement with the experimentally obtained value. Formation energies of a nitrogen molecule and nitric oxide in the zinc oxide super cell in zinc-rich conditions were lower than those in oxygen-rich conditions. When the number of nitrogen molecules near the aluminum increased from one to four in the super cell, their formation energies decreased to approach the valence band maximum to some degree. However, the acceptor level of nitrogen in zinc oxide with the co-incorporation of aluminum was still deep.