• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.388-388
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• 2012

In this letter, We have investigated cell characteristics of the alloy FePt-NDs charge trapping memory capacitors with high-k $Al_2O_3$ dielectrics as a blocking oxide. The capacitance versus voltage (C-V) curves obtained from a representative MOS capacitor embedded with FePt-NDs synthesized by the post deposition annealing (PDA) treatment process exhibit the window of flat-band voltage shift, which indicates the presence of charge storages in the FePt-NDs. It is shown that NDs memory with high-k $Al_2O_3$ as a blocking oxide has performance in large memory window and low leakage current when the diameter of ND is below 2 nm. Moreover, high-k $Al_2O_3$ as a blocking oxide increases the electric field across the tunnel oxide, while reducing the electric field across the blocking layer. From this result, this device can achieve lower P/E voltage and lower leakage current. As a result, a FePt-NDs device with high-k $Al_2O_3$ as a blocking oxide obtained a~7V reduction in the programming voltages with 7.8 V memory.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.550-551
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• 2012

Physically responsive field-effect transistors (physi-FETs), which are sensitive to physical stimuli, have been studied for decades. However, the primary issue of separating responses by sensing materials from interferences by other subcomponents in a FET transducer under global physical stimuli has not been completely resolved. Recent challenges of structural design and employing smart materials with a large electro-physical coupling effect for flexible physi-FETs still remain. In this article, we propose directly integrating nanocomposites of barium titanate (BT) nanoparticles (NPs) and highly crystalline poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) as gate dielectrics into flexible organic FETs to precisely separate and quantify tiny variations of remnant polarization caused by mechanical stimuli. Investigations under static stimuli resulted in first-reported giant-positive piezoelectric coefficients of d33 up to 960 pC/N, presumably due to significant contribution of the intrinsic piezoelectricity of BT NPs and P(VDF-TrFE) crystallites. This approach provides a general research direction, and not limited to physic-FETs.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1994년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1463-1465
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• 1994

The electrical characteristics of $Al/Ta_2O_5/Si$ metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors were studied. $Ta_2O_5$ films on p-type silicon had been prepared by ionized cluster beam epitaxy technique (ICBE). This $Ta_2O_5$ films have low leakage current, high breakdown strength and low flat band shift. In this research, a single crystalline cpitaxial film of $Ta_2O_5$ has been grown on p-Si wafer using an ICBE technique. The native oxide layer ($SiO_2$) on the silicon substrate was removed below $500^{\circ}C$ by use of an accelerated arsenic ion beam, instead of a high temperature deposition. $Ta_2O_5$ films formed by ICBE technique can be received considerable attention for applications to coupling capacitors, gate dielectrics in MOS devices, and memory storage capacitor insulator because of their high dielectric constants above 20 and low temperature process.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 추계기술심포지움논문집
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• pp.115-121
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• 2002

In this research we have investigated the characteristics of ultra thin $HfO_2 /SiON$stack structure films using several analytical techniques. SiON layer was thermally grown on standard SCI cleaned silicon wafer at $825^{\circ}C$ for 12sec under $N_2$O ambient. $HfO_2 /SiON$$_4$/$H_2O$ as precursors and $N_2$as a carrier/purge gas. Solid HfCl$_4$was volatilized in a canister kept at $200^{\circ}C$ and carried into the reaction chamber with pure $N_2$carrier gas. $H_2O$ canister was kept at $12^{\circ}C$ and carrier gas was not used. The films were grown on 8-inch (100) p-type Silicon wafer at the $300^{\circ}C$ temperature after standard SCI cleaning, Spectroscopic ellipsometer and TEM were used to investigate the initial growth mechanism, microstructure and thickness. The electrical properties of the film were measured and compared with the physical/chemical properties. The effects of heat treatment was discussed.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.466-468
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• 2009

The metal-insulator-silicon (MIS) capacitors with $SiO_2$ and high-k dielectrics ($HfO_2$, $Al_2O_3$) were fabricated, and the current-voltage characteristics were investigated. Especially, an effective barrier height between metal gate and dielectric was extracted by using Fowler-Nordheim (FN) plot and Direct Tunneling (DT) plot of quantum mechanical(QM) modeling. The calculated barrier heights of thermal $SiO_2$, ALD $SiO_2$, $HfO_2$ and $Al_2O_3$ are 3.35 eV, 0.6 eV, 1.75 eV, and 2.65 eV, respectively. Therefore, the performance of non-volatile memory devices can be improved by using engineered tunnel barrier which is considered effective barrier height of high-k materials.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.375-379
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• 2019

Zn와 Sn의 원자비가 2:1인 타겟을 고주파 스파터링하여 $ZnO-SnO_2(ZTO)$박막을 증착하고 열처리에 따른 구조적 특성변화를 조사하였다. 이 ZTO박막을 활성층으로 사용하여 투명박막트랜지스터(TTFT)를 제조하였다. 약 100 nm 두께의 $SiO_2$위에 100 nm의 $Si_3N_4$막을 기른 후 TTFT의 게이트 절연막으로 채택하였다. TTFT의 전달 특성을 통해 이동도, 문턱전압, 작동전류-차단전류 비($I_{on}/I_{off}$), 계면트랩밀도를 구하였다. 기판 가열 및 후속 열처리가 ZTO TTFT의 특성 변화에 미치는 영향을 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권1호통권38호
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• pp.37-42
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• 2006

유기 박막트랜지스터(OTFTs)제작에서 PVP-게이트 절연막의 형성과 처리가 소자성능에 미치는 영향을 조사하였다. 유기 게이트 용액의 제조에서는 polyvinyl 계열의 PVP(poly-4-vinylphenol)를 용질로, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate)를 용매로 사용하였다. 또한 열경화성 수지인 poly(melamine-co-formaldehyde)를 경화제로 사용하여 유기 절연막의 cross-link를 시도하였다. MIM 시료의 전기적 절연 특성을 측정한 결과, PVP-기반 유기 절연막은 용액의 제조에서 PGMEA에 대한 PVP와 poly (melamine-co-formaldehyde)의 농도를 증가시킬수록 낮은 누설전류 특성을 나타내었다. OTFT 제작에서는 PGMEA에 대해 PVP를 20 wt%로 섞은 PVP(20 wt%) copolymer와 5 wt%와 10 wt%의 poly(melamine-co-formaldehyde)를 경화제로 추가한 cross-linked PVP(20 wt%)를 게이트 유전 재료로 사용하였다. 제작된 트랜지스터들에서 전계효과 이동도는 5 wt % cross-linked PVP(20 wt%) 소자에서 $0.31cm^2/Vs$로, 그리고 전류 점멸비는 10 wt% cross-linked PVP(20 wt%) 소자에서 $1.92{\times}10^5$으로 가장 높게 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2016

반도체 산업 전반에 걸쳐 이루어지고 있는 연구는 소자를 더 작게 만들면서도 구동능력은 우수한 소자를 만들어내는 것이라고 할 수 있다. 따라서 소자의 미세화와 함께 트랜지스터의 구동능력의 향상을 위한 기술개발에 대한 필요성이 점차 커지고 있으며, 고유전(high-k)재료를 트랜지스터의 게이트 절연막으로 이용하는 방법이 개발되고 있다. High-k 재료를 트랜지스터의 게이트 절연막에 적용하면 낮은 전압으로 소자를 구동할 수 있어서 소비전력이 감소하고 소자의 미세화 측면에서도 매우 유리하다. 그러나, 초미세화된 소자를 제작하기 위하여 high-k 절연막의 두께를 줄이게 되면, 전기적 용량(capacitance)은 커지지만 에너지 밴드 오프셋(band-offset)이 기존의 실리콘 산화막(SiO2)보다 작고 또한 열공정에 의해 쉽게 결정화가 이루어지기 때문에 누설전류가 발생하여 소자의 열화를 초래할 수 있다. 따라서, 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 게이트 절연막 엔지니어링을 통해서 누설전류를 줄이면서 전기적 용량을 확보할 수 있는 연구가 주목받고 있다. 본 실험에서는 high-k 물질인 Ta2O5와 SiO2를 적층시켜서 누설전류를 줄이면서 동시에 높은 캐패시턴스를 달성할 수 있는 게이트 절연막 엔지니어링에 대한 연구를 진행하였다. 먼저 n-type Si 기판을 표준 RCA 세정한 다음, RF sputter를 사용하여 두께가 Ta2O5/SiO2 = 50/0, 50/5, 50/10, 25/10, 25/5 nm인 적층구조의 게이트 절연막을 형성하였다. 다음으로 Al 게이트 전극을 150 nm의 두께로 증착한 다음, 전기적 특성 개선을 위하여 furnace N2 분위기에서 $400^{\circ}C$로 30분간 후속 열처리를 진행하여 MOS capacitor 소자를 제작하였고, I-V 및 C-V 측정을 통하여 형성된 게이트 절연막의 전기적 특성을 평가하였다. 그 결과, Ta2O5/SiO2 = 50/0, 50/5, 50/10 nm인 게이트 절연막들은 누설전류는 낮지만, 큰 용량을 얻을 수 없었다. 한편, Ta2O5/SiO2 = 25/10, 25/5 nm의 조합에서는 충분한 용량을 확보할 수 있었다. 적층된 게이트 절연막의 유전상수는 25/5 nm, 25/10 nm 각각 8.3, 7.6으로 비슷하였지만, 문턱치 전압(VTH)은 각각 -0.64 V, -0.18 V로 25/10 nm가 0 V에 보다 근접한 값을 나타내었다. 한편, 누설전류는 25/10 nm가 25/5 nm보다 약 20 nA (@5 V) 낮은 것을 확인할 수 있었으며 절연파괴전압(breakdown voltage)도 증가한 것을 확인하였다. 결론적으로 Ta2O5/SiO2 적층 절연막의 두께가 25nm/10nm에서 최적의 특성을 얻을 수 있었으며, 본 실험과 같이 게이트 절연막 엔지니어링을 통하여 효과적으로 누설전류를 줄이고 게이트 용량을 증가시킴으로써 고집적화된 소자의 제작에 유용한 기술로 기대된다.

• Journal of Information Display
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• 제7권4호
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• pp.21-23
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• 2006

We developed a 4.5" 192${\times}$64 active matrix organic light-emitting diode display on a glass using organic thin-film transistor (OTFT) switching-arrays with two transistors and a capacitor in each sub-pixel. The OTFTs has bottom contact structure with a unique gate insulator and pentacene for the active layer. The width and length of the switching OTFT is 800${\mu}m$ and lO${\mu}m$ respectively and the driving OTFT has 1200${\mu}m$ channel width with the same channel length. On/off ratio, mobility, on-current of switching OTFT and on-current of driving OTFT were $10^6,0.3{\sim}0.5$ $cm^2$/V·sec, order of 10 ${\mu}A$ and over 100 ${\mu}A$, respectively. AMOLEDs composed of the OTFT switching arrays and OLEDs made using vacuum deposition method were fabricated and driven to make moving images, successfully.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.161-161
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• 2010

n-type 반도체 특성을 띄는 $SnO_2$ 나노선은 가스 센서, 투명 소자, 태양광 전지 등으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 화학기상증착법으로 성장한 $SnO_2$ 나노선으로 폴리이미드 (PMDA-ODA: PI) 박막을 게이트 절연막으로 이용한 전계효과트랜지스터를 플렉서블 기판에 제작하고 전기적 특성을 분석하였다. 전자 전달 특성 곡선으로부터 n-형의 반도체 특성을 확인하였으며, 대부분의 산화금속 나노선에서와 같이 매우 큰 전기적 히스테리시스가 관찰되었다. 산화금속계통 나노선 소자의 히스테리시스는 나노선 표면에 산소 및 물 분자가 흡착되어 생기는 전자 갇힘 현상이 가장 큰 원인으로 알려져 있는데, 이러한 히스테리시스를 조절하거나 없애는 것은 소자의 특성 향상에 있어 매우 중요하다. 한편 PI 절연막에는 느린 분극 현상을 만드는 OH 반응기가 존재하기 때문에 나노선과는 반대 방향의 히스테리시스를 보일 것으로 예상된다. 본 연구에서는 제작된 $SnO_2$ 나노선 FET에서 PI 게이트 절연막의 경화 정도에 따른 히스테리시스를 조사하였다. FT-IR 측정에 따르면, PI 필름에 존재하는 OH 반응기는 PI를 경화시킴에 따라 감소하였으며 전기적인 히스테리시스도 감소하였다. 따라서, 절연막을 경화시키지 않았을 때는 PI 내부에 다량의 OH 반응기가 존재하여, PI의 히스테리시스가 나노선 히스테리시스보다 더 크게 작용하여, 전체적으로는 PI의 특성인 반시계 (counterclockwise) 방향의 히스테리시스를 나타내었다. 한편, 절연막을 완전히 경화시키면, OH 반응기는 대부분 사라지고 나노선의 히스테리시스만 발현되어 소자는 시계방향의 히스테리시스를 보였다. 이러한 실험결과를 통해, PI 박막을 $250^{\circ}C$ 에서 약 7분간 경화시켰을 때 나노선과 절연막의 히스테리시스가 가장 이상적으로 상쇄되어 전체적으로 히스테리시스가 매우 작아진 것을 관찰할 수 있었다. 이는 향후 나노선 FET의 안정적인 응용에 매우 유용한 결과로 활용될 것으로 예측된다.