• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.138-138
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• 2017

차세대 CMOS 소자의 지속적인 고직접화를 위해서는 높은 gate capacitance와 낮은 gate leakage current를 확보를 위한, 적절한 metal gate electrode와 high-k dielectric 물질의 개발이 필수적으로 요구된다. 특히, gate dielectric으로 적용하기 위한 다양한 high-k dielectric 물질 후보군 중에서, 높은 dielectric constant와, 낮은 leakage current, 그리고 Si과의 우수한 열적 안정성을 가지는 Zr silicates 또는 Hf silicates(ZrSiO4와 HfSiO4) 물질이 높은 관심을 받고 있으며, 이를 원자층 증착법을 통해 구현하기 위한 노력들이 있어왔다. 그러나, 현재까지 보고된 원자층 증착법을 이용한 Zr silicates 및 Hf silicates 공정의 경우, 개별적인 Zr(또는 Hf)과 Si precursor를 이용하여 ZrO2(또는 HfO2)과 SiO2를 반복적으로 증착하는 방식으로 Zr silicates 또는 Hf silicates를 형성하고 있어, 전체 공정이 매우 복잡해지는 문제점 뿐 아니라, gate dielectric 내에서 Zr과 Si의 국부적인 조성 불균일성을 야기하여, 제작된 소자의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점을 나타내왔다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 하나의 precursor에 Zr (또는 Hf)과 Si 원소를 동시에 가지고 있는 DNS-Zr과 DNS-Hf bimetallic precursor를 이용하여 새로운 ZrSiO4와 HfSiO4 ALD 공정을 개발하고, 그 특성을 살펴보고자 하였다. H2O와 O3을 reactant로 사용한 원자층 증착법 공정을 통하여, Zr:Si 또는 Hf:Si의 화학양론적 비율이 항상 일정한 ZrSiO4와 HfSiO4 박막을 형성할 수 있었으며, 이들의 전기적 특성 평가를 진행하였으며, dielectric constant 및 leakage current 측면에서 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로, bimetallic 전구체를 이용한 ALD 공정은 차세대 고성능 논리회로의 게이트 유전물질에 응용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.207.1-207.1
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• 2015

차세대 디스플레이 소자로서 TAOS TFT (transparent amorphous oxide semiconductor Thin Film Transistor)가 주목 받고 있다. 또한, 최근에는 값 비싼 전자 제품을 저렴하고 간단히 처분 할 수 있는 시스템으로 대신 하는 연구가 진행되고 있다. 그중, cellulose-fiber에 전기적 시스템을 포함시키는 e-paper에 대한 관심이 활발하다. cellulose fiber는 가볍고 깨지지 않으며 휘는 성질을 가지고 있다. 가격도 저렴하고 가공이 용이하여 차세대 기판의 재료로서 주목받고 있다. 하지만, cellulose-fiber 위에는 고온의 열처리공정과 고품질 박막 성장이 어려워서 TFT 제작에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 산화물 반도체를 이용하여 TFT를 제작한 사례가 보고되고 있다. 또한, 채널 물질 뿐만 아니라 cellulose fiber에도 다른 물질을 첨가하거나 증착하여 전기적 화학적 특성을 개선시킨 사례도 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 가장 저품질의 용지로 알려진 신문지와 A4용지를 gate dielectric을 이용하여서 a-IGZO TFT를 제작하였다. 하지만, cellulose fiber로 만들어진 TFT의 경우에는 고온의 열처리가 불가능 하다. 따라서 저온에서 높을 효율은 보이는 microwave energy를 이용하여 열처리를 진행하였다. 추가적으로 저품질의 종이의 특성을 개선시키기 위해서 high-k metal-oxide solution precursor를 첨가 하여 TFT의 특성을 개선시켰다. 결과적으로 cellulose fiber에 metal-oxide solution precursor을 첨가하는 공정과 micro wave를 조사하는 방법을 사용하여 100도 이하에서 cellulose fiber를 저렴하고 우수한 성능의 TFT를 제작에 성공하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.207.2-207.2
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• 2015

차세대 디스플레이 소자로서 TAOS TFT (transparent amorphous oxide semiconductor Thin Film Transistor)가 주목 받고 있다. 또한, 최근에는 값 비싼 전자 제품을 저렴하고 간단히 처분 할 수 있는 시스템으로 대신 하는 연구가 진행되고 있다. 그중, cellulose-fiber에 전기적 시스템을 포함시키는 e-paper에 대한 관심이 활발하다. cellulose fiber는 가볍고 깨지지 않으며 휘는 성질을 가지고 있다. 가격도 저렴하고 가공이여 용이하여 차세대 기판의 재료로서 주목받고 있다. 하지만, cellulose-fiber 위에는 고온의 열처리공정과 고품질 박막 성장이 어려워서 TFT 제작에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 산화물 반도체를 이용하여 TFT를 제작한 사례가 보고되고 있다. 또한, 채널 물질 뿐만 아니라 cellulose fiber에도 다른 물질을 첨가하거나 증착하여 전기적 화학적 특성을 개선시킨 사례도 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 가장 저품질의 용지로 알려진 신문지와 A4용지를 gate dielectric을 이용하여서 a-IGZO TFT를 제작하였다. 하지만, cellulose fiber로 만들어진 TFT의 경우에는 고온의 열처리가 불가능 하다. 따라서 저온에서 높을 효율은 보이는 microwave energy를 이용하여 열처리를 진행하였다. 추가적으로 저품질의 종이의 특성을 개선시키기 위해서 high-k metal-oxide solution precursor를 첨가 하여 TFT의 특성을 개선시켰다. 결과적으로 cellulose fiber에 metal-oxide solution precursor을 첨가하는 공정과 micro wave를 조사하는 방법을 사용하여 100도 이하에서 cellulose fiber를 저렴하고 우수한 성능의 TFT를 제작에 성공하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.488-490
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• 2018

본 연구에서는 급격한 스위칭 특성을 달성하기 위해 싱글단일-게이트 실리콘 채널에서 전하 캐리어의 양의 피드백을 이용하는 새롭게 설계된 피드백 전계 효과 트랜지스터를 제안한다. 에너지 밴드 다이어그램, I-V 특성, 문턱전압 기울기 및 on/off 전류 비는 TCAD 시뮬레이터를 이용하여 분석한다. 피드백 전계 효과 트랜지스터의 중요한 특징 중 하나인 히스테리시스의 특성을 보기 위해 게이트 절연막 물질과 게이트 전극물질을 변경하여 시뮬레이션을 진행했다. 이러한 특성변화는 피드백 전계효과 트랜지스터의 문턱전압 ($V_{TH}$)을 변화시켰고, 메모리 윈도우 폭이 작아지는 현상을 보였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권2호
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• pp.265-270
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• 2017

4H-SiC has attracted attention for high-power and high-temperature metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) for industrial and automotive applications. The gate oxide in the 4H-SiC MOS system is important for switching operations. Above $1000^{\circ}C$, thermal oxidation initiates $SiO_2$ layer formation on SiC; this is one advantage of 4H-SiC compared with other wide band-gap materials. However, if post-deposition annealing is not applied, thermally grown $SiO_2$ on 4H-SiC is limited by high oxide charges due to carbon clusters at the $SiC/SiO_2$ interface and near-interface states in $SiO_2$; this can be resolved via low-temperature deposition. In this study, low-temperature $SiO_2$ deposition on a Si substrate was optimized for $SiO_2/4H-SiC$ MOS capacitor fabrication; oxide formation proceeded without the need for post-deposition annealing. The $SiO_2/4H-SiC$ MOS capacitor samples demonstrated stable capacitance-voltage (C-V) characteristics, low voltage hysteresis, and a high breakdown field. Optimization of the treatment process is expected to further decrease the effective oxide charge density.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.20.1-20.1
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• 2011

The nano-sized quantum structure has been an attractive candidate for investigations of the fundamental physical properties and potential applications of next-generation electronic devices. Metal nano-particles form deep quantum wells between control and tunnel oxides due to a difference in work functions. The charge storage capacity of nanoparticles has led to their use in the development of nano-floating gate memory (NFGM) devices. When compared with conventional floating gate memory devices, NFGM devices offer a number of advantages that have attracted a great deal of attention: a greater inherent scalability, better endurance, a faster write/erase speed, and more processes that are compatible with conventional silicon processes. To improve the performance of NFGM, metal nanocrystals such as Au, Ag, Ni Pt, and W have been proposed due to superior density, a strong coupling with the conduction channel, a wide range of work function selectivity, and a small energy perturbation. In the present study, bismuth metal nanocrystals were self-assembled within high-k $Bi_2Mg_{2/3}Nb_{4/3}O_7$ (BMN) films grown at room temperature in Ar ambient via radio-frequency magnetron sputtering. The work function of the bismuth metal nanocrystals (4.34 eV) was important for nanocrystal-based nonvolatile memory (NVM) applications. If transparent NFGM devices can be integrated with transparent solar cells, non-volatile memory fields will open a new platform for flexible electron devices.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제11권10호
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• pp.94-99
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• 1998

Suitable replacement materials for ultrathin SiO2 in deeply scaled MOSFETs such as lattice polarizable films, which have much higherpermittivities than SiO2, have bandgaps of only 3.0 to 4.0 eV. Due to these small bandgaps, the reliability of these films as a gate insulator is a serious concern. Ramped voltage, time dependent dielectric breakdown, and hot carrier effect measurements were done on 190 layers of TiO2 which were deposited through the metal-organic chemical vapor deposition of titanium tetrakis-isopropoxide (TTIP). Measurements of the high and low frequency capacitance indicate that virtually no interface state are created during constant current injection stress. The increase in leakage upon electrical stress suggests that uncharged, near-interface states may be created in the TiO2 film near the SiO2 interfacial layer that allow a tunneling current component at low bias.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제10권2호
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• pp.194-199
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• 2012

This paper proposes a novel scheme of a gray scale fingerprint image for a high-accuracy capacitive sensor chip. The conventional grayscale image scheme uses a digital-to-analog converter (DAC) of a large-scale layout or charge-pump circuit with high power consumption and complexity by a global clock signal. A modified capacitive detection circuit for the charge sharing scheme is proposed, which uses a down literal circuit (DLC) with a floating-gate metal-oxide semiconductor transistor (FGMOS) based on a neuron model. The detection circuit is designed and simulated in a 3.3 V, 0.35 ${\mu}m$ standard CMOS process. Because the proposed circuit does not need a comparator and peripheral circuits, the pixel layout size can be reduced and the image resolution can be improved.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.1
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• pp.54-57
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• 2003

[ $HfO_xN_y$ ] films using a hafnium tertiary-butoxide $(Hf[OC(CH_3)_3]_4)$ in plasma and $N_2$ ambient were prepared to improve the thermal stability of hafnium-based gate dielectrics. A 10% nitrogen incorporation into $HfO_2$ films showed a smooth surface morphology and a crystallization temperature as high as $200^{\circ}C$ compared with pure $HfO_2$ films. The $TaN/HfO_xN_y/Si$ capacitors showed a stable capacitance-voltage characteristics even at post-metal annealing temperature of $1000^{\circ}C$ in $N_2$ ambient and a constant value of 1.6 nm EOT (equivalent oxide thickness) irrespective of an increase of PDA and PMA temperature. Leakage current densities of $HfO_xN_y$ capacitors annealed at PDA temperature of 800 and $900^{\circ}C$, respectively were approximately one order of magnitude lower than that of $HfO_2$ capacitors.

• Carbon letters
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• 제13권1호
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• pp.17-22
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• 2012

Currently, graphene is a topic of very active research in fields from science to potential applications. For various radio-frequency (RF) circuit applications including low-noise amplifiers, the unique ambipolar nature of graphene field-effect transistors can be utilized for high-performance frequency multipliers, mixers and high-speed radiometers. Potential integration of graphene on Silicon substrates with complementary metal-oxide-semiconductor compatibility would also benefit future RF systems. The future success of the RF circuit applications depends on vertical and lateral scaling of graphene metal-oxide-semiconductor field-effect transistors to minimize parasitics and improve gate modulation efficiency in the channel. In this paper, we highlight recent progress in graphene materials, devices, and circuits for RF applications. For passive RF applications, we show its transparent electromagnetic shielding in Ku-band and transparent antenna, where its success depends on quality of materials. We also attempt to discuss future applications and challenges of graphene.