Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.11
no.4
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pp.190-193
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2010
This report covers an effective fabrication method of graphene nanoribbon for top-gated field effect transistors (FETs) utilizing electron beam lithography with a bi-layer resists (XR-1541/poly methtyl methacrylate) process. To improve the variation of the gating properties of FETs, the residues of an e beam resist on the graphene channel are successfully taken off through the combination of reactive ion etching and a lift-off process for the XR-1541 bi-layer. In order to identify the presence of graphene structures, atomic force microscopy measurement and Raman spectrum analysis are performed. We believe that the lift-off process with bi-layer resists could be a good solution to increase gate dielectric properties toward the high quality of graphene FETs.
Ra, Chang-Ho;Choi, Min Sup;Lee, Daeyeong;Yoo, Won Jong
Journal of Surface Science and Engineering
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v.49
no.2
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pp.152-158
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2016
We investigated the effect of capacitively coupled Ar plasma treatment on contact resistance ($R_c$) and channel sheet resistance ($R_{sh}$) of graphene field effect transistors (FETs), by varying their channel length in the wide range from 200 nm to $50{\mu}m$ which formed the transfer length method (TLM) patterns. When the Ar plasma treatment was performed on the long channel ($10{\sim}50{\mu}m$) graphene FETs for 20 s, $R_c$ decreased from 2.4 to $1.15k{\Omega}{\cdot}{\mu}m$. It is understood that this improvement in $R_c$ is attributed to the formation of $sp^3$ bonds and dangling bonds by the plasma. However, when the channel length of the FETs decreased down to 200 nm, the drain current ($I_d$) decreased upon the plasma treatment because of the significant increase of channel $R_{sh}$ which was attributed to the atomic structural disorder induced by the plasma across the transfer length at the edge of the channel region. This study suggests a practical guideline to reduce $R_c$ using various plasma treatments for the $R_c$ sensitive graphene and other 2D material devices, where $R_c$ is traded off with $R_{sh}$.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.196-196
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2012
Graphene, two-dimensional one-atom-thick planar sheet of carbon atoms densely packed in a honeycomb crystal lattice, has grabbled appreciable attention due to its extraordinary mechanical, thermal, electrical, and optical properties. Based on the graphene's high carrier mobility, high frequency graphene field effect transistors have been developed. Graphene is useful for photonic components as well as for the applications in electronic devices. Graphene's unique optical properties allowed us to develop ultra wide-bandwidth optical modulator, photo-detector, and broadband polarizer. Graphene can support SPP-like surface wave because it is considered as a two-dimensional metal-like systems. The SPPs are associated with the coupling between collective oscillation of free electrons in the metal and electromagnetic waves. The charged free carriers in the graphene contribute to support the surface waves at the graphene-dielectric interface by coupling to the electromagnetic wave. In addition, graphene can control the surface waves because its charge carrier density is tunable by means of a chemical doping method, varying the Fermi level by applying gate bias voltage, and/or applying magnetic field. As an extended application of graphene in photonics, we investigated the characteristics of the graphene-based plasmonic waveguide for optical signal transmission. The graphene strips embedded in a dielectric are served as a high-frequency optical signal guiding medium. The TM polarization wave is transmitted 6 mm-long graphene waveguide with the averaged extinction ratio of 19 dB at the telecom wavelength of $1.31{\mu}m$. 2.5 Gbps data transmission was successfully accomplished with the graphene waveguide. Based on these experimental results, we concluded that the graphene-based plasmonic waveguide can be exploited further for development of next-generation integrated photonic circuits on a chip.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.02a
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pp.433-433
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2013
Graphene, $sp^2$-hybridized 2-Dimension carbon material, has drawn enormous attention due to its desirable performance of excellent properties. Graphene can be applied for many electronic devices such as field-effect transistors (FETs), touch screen, solar cells. Furthermore, indium tin oxide (ITO) is commercially used and sets the standard for transparent electrode. However, ITO has certain limitations, such as increasing cost due to indium scarcity, instability in acid and basic environments, high surface roughness and brittle. Due to those reasons, graphene will be a perfect substitute as a transparent electrode. We report the graphene synthesized by inductive coupled plasma enhanced chemical vapor deposition (ICP-PECVD) process on Cu substrate. The growth was carried out using low temperature at $400^{\circ}C$ rather than typical chemical vapor deposition (CVD) process at $1,000^{\circ}C$ The low-temperature process has advantage of low cost and also low melting point materials will be available to synthesize graphene as substrate, but the drawback is low quality. To improve the quality, the factor affect the quality of graphene was be investigated by changing the plasma power, the flow rate of precursors, the scenario of precursors. Then, graphene film's quality was investigated with Raman spectroscopy and sheet resistance and optical emission spectroscopy.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2015.08a
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pp.63.1-63.1
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2015
The next generation electronics need to not only be smaller but also be more flexible. To meet such demands, van der Waals (vdW) heterostructures using two dimensional (2D) atomic crystals such as graphene, hexagonal boron nitride (h-BN) and transition metal dichalcogenides (TMDCs) have been attracted intensely. In particular, for high performance of vdW heterostructures device, ultraclean interface between stacked 2D atomic crystals should be guaranteed. In this talk, I will present fabrication and characterization of the vdW field effect transistors toward performance enhancement by employing TMDCs channel, h-BN insulating layer and graphene electrode. Furthermore, it will also be introduced the characterization and surface engineering of graphene for gas molecule sensor.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.195-195
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2012
Recently, graphene based solution-gated field-effect transistors (SGFETs) have been received a great attention in biochemical sensing applications. Graphene and reduced graphene oxide (RGO) possess various advantages such as high sensitivity, low detection limit, label-free electrical detection, and ease of fabrication due to their 2D nature and large sensing area compared to 1D nanomaterials- based nanobiosensors. Therefore, graphene or RGO -based SGFET is a good potential candidate for sensitive detection of protons (H+ ions) which can be applied as the transducer in various enzymatic or cell-based biosensing applications. However, reports on detection of H+ ions using graphene or RGO based SGFETs have been still limited. According to recent reports, clean graphene grown by CVD or exfoliation is electrochemically insensitive to changes of H+ concentration in solution because its surface does not have terminal functional groups that can sense the chemical potential change induced by varying surface charges of H+ on CVD graphene surface. In this work, we used RGO -SGFETs having oxygen-containing functional groups such as hydroxyl (OH) groups that effectively interact with H+ ions for expectation of increasing pH sensitivity. Additionally, we also investigate RGO based SGFETs for bio-sensing applications. Hydroloytic enzymes were introduced for sensing of biomolecular interaction on the surface of RGO -SGFET in which enzyme and substrate are acetylcholinesterase (AchE) and acetylcholine (Ach), respectively. The increase in H+ generated through enzymatic reaction of hydrolysis of Ach by AchE immobilized on RGO channel in SGFET could be monitored by the change in the drain-source current (Ids).
Lee, Su Il;Song, Wooseok;Kim, Yooseok;song, Inkyung;Park, Sangeun;Cha, Myung-Jun;Jung, Dae Sung;Jung, Min Wook;An, Ki-Seok;Park, Chong-Yun
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.02a
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pp.208-208
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2013
Graphene has emerged as a fascinating material for next-generation nanoelectronics due to its outstanding electronic properties. In particular, graphene-based field effect transistors (GFETs) have been a promising research subject due to their superior response times, which are due to extremely high electron mobility at room temperature. The biggest challenges in GFET applications are control of carrier concentration and opening the bandgap of graphene. To overcome these problems, three approaches to doping graphene have been developed. Here we demonstrate the decoration of Ni nanoparticles (NPs) on graphene films by simple annealing for p-type doping of graphene. Ni NPs/graphene films were fabricated by coating a $NiCl2{\cdot}6H2O$ solution onto graphene followedby annealing. Scanning electron microscopy and atomic force microscopy revealed that high-density, uniformly sized Ni NPs were formed on the graphene films and the density of the Ni NPs increased gradually with increasing $NiCl2{\cdot}6H2O$ concentration. The formation of Ni NPs on graphene films was explained by heat-driven dechlorination and subsequent particlization, as investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. The doping effect of Ni NPs onto graphene films was verified by Raman spectroscopy and electrical transport measurements.
Kim, Youn;Kwon, Yeon Ju;Hong, Jin-Yong;Park, Minwoo;Lee, Cheol Jin;Lee, Jea Uk
Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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v.68
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pp.399-405
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2018
We report the fabrication of organic field-effect transistors (OFETs) via spray coating of electrochemically exfoliated graphene (EEG) and conducting polymer hybrid as electrodes. To reduce the roughness and sheet resistance of the EEG electrodes, subsequent coating of conducting polymer (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)) and acid treatment was performed. After that, active channel layer was developed by spin coating of semiconducting poly(3-hexylthiophene) on the hybrid electrodes to define the bottom gate bottom contact configuration. The OFET devices with the EEG/PEDOT:PSS hybrid electrodes showed a reasonable electrical performances (field effect mobility = $0.15cm^2V^{-1}\;s^{-1}$, on/off current ratio = $10^2$, and threshold voltage = -1.57V). Furthermore, the flexible OFET devices based on the Polydimethlsiloxane (PDMS) substrate and ion gel dielectric layer exhibited higher electrical performances (field effect mobility = $6.32cm^2V^{-1}\;s^{-1}$, on/off current ratio = $10^3$, and threshold voltage = -1.06V) and excellent electrical stability until 1000 cycles of bending test, which means that the hybrid electrode is applicable to various organic electronic devices, such as flexible OFETs, supercapacitors, organic sensors, and actuators.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.02a
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pp.8-8
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2011
During the last half decade, chemically modified graphene (CMG) has been studied in the wide range of applications, such as polymer composites, energy-related materials, sensors, 'paper'-like materials, field-effect transistors (FET), inks, actuators, and biomedical applications due to its excellent electrical, mechanical, and thermal properties. Chemical modification of graphene oxide, which is generated from graphite oxide, which is produced by simple oxidation of graphite, has been a promising route to achieve mass production of CMG platelets via their colloidal suspensions. Graphene oxide contains a range of reactive oxygen functional groups, which renders it a good candidate for use in the aforementioned applications (among others) through chemical functionalizations. In this presentation, I will discuss my recent research activities on the fundamental chemistry of graphite oxide, as well as novel applications based on CMGs. Topics will include the chemical structure of CMGs and colloidal suspensions of CMG platelets, as well as a wide variety of applications.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.298.1-298.1
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2016
Two-dimensional materials have been received significant interest after the discovery of graphene due to their fascinating electronic and optical properties for the application of novel devices. However, graphene lack of certain bandgap which is essential requirement to achieve high performance field-effect transistors. Analogous to graphene materials, molybdenum disulfide ($MoS_2$) as one of transition-metal dichalcogenides family presents considerable bandgap and exhibits promising physical, chemical, optical and mechanical properties. Here we studied nonvolatile memory based on $MoS_2$ which is grown by chemical vapor deposition (CVD) method. $MoS_2$ growth was taken on $1.5{\times}1.5cm^2$$SiO_2$/Si-substrate. The samples were analyzed by Raman spectroscopy, atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Current-voltage (I-V) characteristic was carried out HP4156A. The CVD-$MoS_2$ was analyzed as few layers and 2H-$MoS_2$ structure. From I-V measurement for two metal contacts on CVD-$MoS_2$ sample, we found typical resistive switching memory effect. The device structures and the origin of nonvolatile memory effect will be discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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