• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제11권3호
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• pp.153-161
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• 2011

In this work, we report the physics-based SPICE model of amorphous oxide semiconductor (AOS) thin-film transistors (TFTs) and demonstrate the SPICE simulation of amorphous InGaZnO (a-IGZO) TFT inverter by using Verilog-A. As key physical parameter, subgap density-of-states (DOS) is extracted and used for calculating the electric potential, carrier density, and mobility along the depth direction of active thin-film. It is confirmed that the proposed DOS-based SPICE model can successfully reproduce the voltage transfer characteristic of a-IGZO inverter as well as the measured I-V characteristics of a-IGZO TFTs within the average error of 6% at $V_{DD}$=20 V.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.27.1-27.1
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• 2009

In recent years, ZnO nanostructures have drawn considerable attentions for the development of futuristic electronic devices due to their superior structural and optical properties. As the growth of ZnO nanowires by MOCVD is a bottom-up technique, the nature of substrates has a vital role for the dimension and alignment of the nanowires. However, in the pursuit of next generation ZnO based nanodevices, it would be highly preferred if well-ordered ZnO nanowires could be obtained on various substrates like sapphire, silicon, glass etc. Vertically aligned nanowires were grown on A and C-plane sapphire substrates, where as nanopencils were obtained on R-plane sapphire substrates. In addition, C-axis oriented vertical nanowires were also found using an interfacial layer(aluminum nitride film) on silicon substrates. On the other hand, long nanowires were found on Ga-doped ZnO film on glass substrates. Structural and optical properties of the ZnO nanowires on various substrates were also investigated.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.40-40
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• 2008

$InGaZnO_4$ based thin film transistors (TFTs) are of interest for large area and low cost electronics. The TFTs have strong potential for application in flat panel displays and portable electronics due to their high field effect mobility, high on/off current ratios, and high optical transparency. The application of such room temperature processed transistors, however, is often limited by the operation voltage and long-tenn stability. Therefore, attaining an optimum thickness is necessary. We investigated the thickness dependence of a room temperature grown $MgO_{0.3}BST_{0.7}$ composite gate dielectric and an $InGaZnO_4$ (IGZO) active semiconductor on the electrical characteristics of thin film transistors fabricated on a polyethylene terephthalate (PET) substrate. The TFT characteristics were changed markedly with variation of the gate dielectric and semiconductor thickness. The optimum gate dielectric and active semiconductor thickness were 300 nm and 30 nm, respectively. The TFT showed low operating voltage of less than 4 V, field effect mobility of 21.34 cm2/$V{\cdot}s$, an on/off ratio of $8.27\times10^6$, threshold voltage of 2.2 V, and a subthreshold swing of 0.42 V/dec.

• 한국재료학회지
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• 제21권3호
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• pp.144-148
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• 2011

We have investigated the structural and optical properties of Ga-doped ZnO (GZO) thin films deposited by RF magnetron sputtering at various deposition temperatures from 100 to $500^{\circ}C$. All the GZO thin films are grown as a hexagonal wurtzite phase with highly c-axis preferred parameter. The structural and electrical properties are strongly related to deposition temperature. The grain size increases with the increasing deposition temperature up to $400^{\circ}C$ and then decreases at $500^{\circ}C$. The dependence of grain size on the deposition temperature results from the variation of thermal activation energy. The resistivity of GZO thin film decreases with the increasing deposition temperature up to $300^{\circ}C$ and then decreases up to $500^{\circ}C$. GZO thin film shows the lowest resistivity of $4.3{\times}10^{-4}\;{\Omega}cm$ and highest electron concentration of $1.0{\times}10^{21}\;cm^{-3}$ at $300^{\circ}C$. The mobility of GZO thin films increases with the increasing deposition temperature up to $400^{\circ}C$ and then decreases at $500^{\circ}C$. GZO thin film shows the highest resistivity of 14.1 $cm^2/Vs$. The transmittance of GZO thin films in the visible range is above 87% at all the deposition temperatures. GZO is a feasible transparent electrode for the application to the transparent electrode of thin film solar cells.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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• pp.524-526
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• 2009

The effects of In and Ga contents on characteristics of InGaZnO (IGZO) films grown by a sol-gel method and their thin film transistors (TFTs) have been investigated. Excess In incorporation into IGZO enhances the field effect mobilities of the TFTs due to the increase in conducting path ways, and decreases the grain size and the surface roughness of the films because more $InO_2^-$ ions induce cubic stacking faults with IGZO. Ga incorporation into results in decrease in carrier concentration of films and off-current of TFTs since Ga ion forms stronger chemical bonds with oxygen than Zn and In ions, acting as a carrier killer.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.177-177
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• 2013

디스플레이 화소 스위치 소자로 수소화된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 금속 산화물 반도체 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)로 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 금속 산화물 중에서 박막 트랜지스터의 활성층으로 응용이 가능한 가장 대표적인 물질은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 산소(O) 화합물인 InGaZnO이다. InGaZnO TFT의 전기적 특성은 비정질 실리콘보다 우수한 것으로 확인이 되었지만, 소자의 신뢰성은 아직까지 해결해야 할 문제로 남아있다. 본 연구에서는 InGaZnO TFT를 제작하여 게이트 바이어스와 빛을 소자에 동시에 인가했을 때 발생하는 소자의 열화현상을 분석하였다. 다양한 채널 폭과 길이를 갖는 InGaZnO TFT를 제작하고 동시에 활성층의 구조를 두가지로 제작하였다. 첫번째는 활성층의 폭이 소오스/드레인 전극 폭보다 넓은 구조(active wide, AW)이고 두번째는 활성층의 폭이 소오스/드레인 전극 폭보다 좁은 구조(active narrow, AN) 구조이다. 이들 소자에 대해 +20 V의 게이트 바이어스와 빛을 동시에 인가하여 10000초 후의 소자 특성을 초기 특성과 비교하였을 때는 열화가 거의 발생하지 않았다. 반면 -20 V의 게이트 바이어스와 빛을 동시에 인가하여 10000초 후의 소자 특성을 초기 특성과 비교하면 전달특성 곡선이 음의 게이트 전압 방향으로 이동함과 동시에 문턱전압이하의 동작 영역에서 전달특성 곡선의 hump가 발생하였다. 이 hump 특성은 AW 구조의 소자와 AN 구조의 소자에서 나타나는 정도가 다름을 확인하였다. 이러한 열화 현상의 원인으로 음의 게이트 바이어스와 빛이 동시에 인가될 경우 InGaZnO 박막 내에는 활성층 내에 캐리어 밀도를 증가시키는 donor type의 defect가 발생하는 것으로 추정할 수 있었다. 추가적으로 활성층의 테두리 영역에서는 이러한 defect의 발생이 더 많이 발생함을 알 수 있었다. 따라서, 활성층의 테두리 영역이 소오스/드레인 전극과 직접 연결이 되는 AN 구조에서는 hump의 발생정도가 AW 구조보다 더 심하게 발생한 것으로 분석되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.473-479
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• 2011

In this paper, we have compared amorphous InGaZnO (a-IGZO) thin-film transistor (TFT) with the nano-crystalline embedded-IGZO ($N_c$-embedded-IGZO) TFT fabricated by solid-phase crystallization (SPC) technique. The field effect mobility (${\mu}_{FE}$) of $N_c$-embedded-IGZO TFT was 2.37 $cm^2/Vs$ and the subthreshold slope (S-factor) was 0.83 V/decade, which showed lower performance than those of a-IGZO TFT (${\mu}_{FE}$ of a-IGZO was 9.67 $cm^2/Vs$ and S-factor was 0.19 V/decade). This results originated from generation of oxygen vacancies in oxide semiconductor and interface between gate insulator and semiconductor due to high temperature annealing process. However, the threshold voltage shift (${\Delta}V_{TH}$) of $N_c$-embedded-IGZO TFT was 0.5 V, which showed 1 V less shift than that of a-IGZO TFT under constant current stress during $10^5$ s. This was because there were additionally less increase of interface trap charges in Nc-embedded-IGZO TFT than a-IGZO TFT.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.89-89
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• 2011

a-GIZO(비정질 Ga-In-Zn-O)박막은 유연하며 광학적으로 투명하고 높은 전자의 이동도를 갖는 반도체적 특성을 갖기 때문에 차세대 display분야에서 TFT(Thin-Film-Transistor)의 high speed active-matrix layer로써 각광을 받고 있다. 이 물질의 표면은 환경 및 표면처리에 매우 민감하며 [1,2], 이 표면에 metal이 증착되는 경우에도, 선행 연구에 의하면, 다양한 chemical state가 나타남을 알 수 있었다. 이것은 metal의 증착에 따라 metal과 a-GIZO 사이의 contact 저항이 달라짐을 의미한다. 우리는 a-GIZO 박막 위에 Au를 단계적으로 증착시키면서, Au coverage 증가에 따른 core-level과 valence에서의 x-ray photoelectron spectra의 변화를 살펴봄으로써 a-GIZO박막과 Au의 계면에서 일어나는 chemical state의 변화를 알 수 있었다. 특히, Au deposition의 전 처리과정으로써 Ne ion sputtering을 두 단계로 다르게 하여 a-GIZO의 표면환경에 따른 Au 증착의 영향을 살펴보았다.

• 한국재료학회지
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• 제21권4호
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• pp.202-206
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• 2011

We have investigated the structural and electrical properties of Ga-doped ZnO (GZO) thin films deposited by an RF magnetron sputtering at various RF powers from 50 to 90W. All the GZO thin films are grown as a hexagonal wurtzite phase with highly c-axis preferred parameters. The structural and electrical properties are strongly related to the RF power. The grain size increases as the RF power increases since the columnar growth of GZO thin film is enhanced at an elevated RF power. This result means that the crystallinity of GZO is improved as the RF power increases. The resistivity of GZO rapidly decreases as the RF power increases up to 70 W and saturates to 90W. In contrast, the electron concentration of GZO increases as the RF power increases up to 70 W and saturates to 90W. GZO thin film shows the lowest resistivity of $2.2{\times}10^{-4}{\Omega}cm$ and the highest electron concentration of $1.7{\times}10^{21}cm^{-3}$ at 90W. The mobility of GZO increases as the RF power increases since the grain boundary scattering decreases due to the reduced density of the grain boundary at a high RF power. The transmittance of GZO thin films in the visible range is above 90%. GZO is a feasible transparent electrode for application as a transparent electrode for thin film solar cells.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권2호
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• pp.15-22
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• 2012

본 논문에서 공핍 모드 n-채널 InGaZnO 박막트랜지스터를 이용하여 소비전력이 낮은 스캔 구동 회로를 제안한다. 제안된 스캔 구동 회로는 단 2개의 클록 신호만을 사용하고 추가적인 마스킹 신호나 회로가 필요 없이 이웃하는 스캔 출력 간에 겹쳐짐이 없는 스캔 출력 신호를 만들어 낸다. 클록 신호를 줄임과 동시에 단락 전류를 줄임으로써 소비전력을 줄일 수 있었다. 모의 실험 결과 트랜지스터 문턱전압의 편차 범위가 -3.0 ~ 1.0V일 때에도 스캔 출력 신호가 정상적으로 출력됨을 확인하였다. XGA의 해상도를 갖는 디스플레이를 대상으로 양과 음의 전원 전압이 각각 15V, -5V이고 동작 주파수가 46KHz일 때, 스캔구동 회로의 소비전력이 4.89mW이다.