• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.284-284
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• 2011

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액의 수소이온이 막의 표면에 속박되어 표면전위의 변화를 유발하는 것에 기인한다. 그 결과, 수소이온의 농도에 따라 ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. 한편, ISFET의 좋은 pH감지특성과 높은 출력특성을 얻기 위하여 high-k물질들이 감지막으로써 지속적으로 연구되어져 왔다. 그 중 Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수와 좋은 pH 감지능력으로 인하여 많은 연구가 이루어져온 물질이다. 하지만 HfO2는 높은 유전상수를 갖음에도 불구하고 화학용액에 대한 non-ideal 효과에 취약하다는 보고가 있다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 본 연구에서는, 이러한 각각의 high-k 물질들의 단점을 보안하기 위하여 SiO2/HfO2/Al2O3(OHA) 적층막을 이용한 ISFET pH 센서를 제작하였으며 SOI 기판에서 구현되었다. SOI기판에서 OHA 적층막을 이용한 ISFET 제작이 이루어짐에 따라서 소자의 signal to noise 비율을 증대 시킬것으로 기대된다. 실제로 SOI-ISFET와 같이 제작된 SOI-MOSFET는 1.8${\times}$1010의 높은 on/off 전류 비율을을 보였으며 65 mV/dec의 subthreshold swing 값을 갖음으로써, 우수한 전기적 특성을 보이는 ISFET가 제작이 되었음을 확인 하였다. OHA 감지 적층막의 각 층은 양호한 계면상태, 높은 출력특성, 화학용액에 대한non-ideal 효과에 강한 immunity을 위하여 적층되었다. 결론적으로 SOI과 OHA 적층감지막을 이용하여 우수한 pH 감지 특성을 보이는 pH 센서가 제작되었다.

• 한국재료학회지
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• 제6권7호
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• pp.716-722
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• 1996

박막 형 가스 센서의 막 두께가 가스 감지 특성에 미치는 영향을 단순화된 모델로부터 수식으로 유도하여 해석하였고, 그것을 ${SnO}_{2}$와 CuO-${SnO}_{2}$ 박막의 ${H}_{2}S$ 감응 특성에 대한 실험 결과에 적용하였다. 유도된 수식으로부터 박막 가스 센서의 가스 감지 특성은 가스의 박막 안으로의 확산성에 크게 의존하며, 그 가스 확산성은 박막의 두께, 가스의 센서 재료의 반응성, 작동 온도 등에 의해서 결정됨을 알 수 있었다. 또한 이 수식은 CuO-${SnO}_{2}$ 박막의 ${H}_{2}S$ 감응 특성에 대한 실험 결과와 비교적 잘 일치하였고, CuO-${SnO}_{2}$ 박막과 ${SnO}_{2}$ 박막의 서로 판이한 ${H}_{2}S$ 감응 특성에 대한 설명에 적용되었다. 이로부터, 일반적인 산화물 반도체식 가스 센서의 가스 감지 특성이 가스 확산성에 의해서 어떻게 지배되는가를 구체적으로 제안하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제42권4호
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• pp.330-338
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• 2017

Purpose: The smartphone is actively being used in many research fields, primarily in medical and diagnostic applications. However, there are cases in which smartphone-based systems have been developed for agriculture, environment, and food applications. The purpose of this review is to summarize the research cases using smartphone cameras in agriculture, environment, and food. Methods: This review introduces seventeen research cases which used smartphone cameras in agriculture, food, water, and soil applications. These were classified as systems involving "smartphone-camera-alone" and "smartphone camera with optical accessories". Results: Detecting food-borne pathogens, analyzing the quality of foods, monitoring water quality and safety, gathering information regarding plant growth or damage, identifying weeds, and measuring soil loss after rain were presented for the smartphone-camera-alone system. Measuring food and water quality and safety, phenotyping seeds, and soil classifications were presented for the smartphone camera with optical accessories. Conclusions: Smartphone cameras were applied in various areas for several purposes. The use of smartphone cameras has advantages regarding high-resolution imaging, manual or auto exposure and focus control, ease of use, portability, image storage, and most importantly, programmability. The studies discussed were achieved by sensitivity improvements of CCDs (charge-coupled devices) and CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) on smartphone cameras and improved computing power of the smartphone, respectively. A smartphone camera-based system can be used with ease, low cost, in near-real-time, and on-site. This review article presents the applications and potential of the smartphone and the smartphone camera used for various purposes in agriculture, environment, and food.

• 센서학회지
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• 제10권2호
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• pp.108-117
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• 2001

폭발성 및 가연성 가스의 종류 및 그 정량화론 위한 10개의 개별 센서가 하나의 기판 위에 집적시킨 센서 어레이를 개발하였다. 이 센서어레이는 여러 가지 가연성 가스(부탄, 메탄, 프로판, 일산화탄소, LPG)에 대해서 차별화 된 감도 패턴을 가지도록, 나노 사이즈의 grain를 가지는 $SnO_2$를 모 물질로 하는 10개의 서로 다근 감지 물질로 구성하였고, 센서어레이 전반에서 균일한 온도 분포가 되도록 히터를 기판에 내장시켰다. $400^{\circ}C$에서 동작하는 어레이상의 센서들은 저농도에서도 고감도와 재현성의 특성을 보여 주었다. 이들 감도패턴을 이용하여, 주성분 분석 기법을 통해 환경기준치(LEL, TLV) 범위에서 부탄, 프로판, 메탄, LPG의 폭발성 및 가연성 가스의 종류 인식 및 정량화 할 수 있었다. 그리고, 주성분 분석 기법으로 치적 센서 개수 선정에 응용하였다.

• 한국측량학회지
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• 제30권2호
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• pp.173-180
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• 2012

최근 비약적인 기술발전을 통해 8,000만 화소급 디지털 카메라가 등장했으며, 비측량용 디지털 카메라가 사진 측량 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 항공사진과 지상기준점을 이용하여 렌즈 캘리브레이션을 수행하였다. 항공사진은 35mm 렌즈가 장착된 CMOS 2,110만 화소급 비측량용 디지털 카메라를 헬리콥터에 설치하여 취득하였고, 지상기준점은 1:1,000 도화원도에서 선점하였다. 그 결과 렌즈에 대한 초점거리, PPA, 방사왜곡계수를 계산할 수 있었다. 또한 렌즈 캘리브레이션 전후에 항공삼각측량을 수행하여 지상기준점의 평균제곱근오차와 최대 잔차를 비교하였으며, 캘리브레이션 후 정확도가 매우 큰 폭으로 향상됨을 알 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제6권6호
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• pp.445-450
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• 1997

후막형 암모니아 가스센서를 제조하여 가스 감지특성을 조사하였다. 저농도의 암모니아 가스에 감도가 우수한 산화물 반도체 감지물질은 $FeO_{x}-WO_{3}-SnO_{2}$ 이었으며 100 ppm 이하의 암모니아 가스에 노출될 때 감지막의 저항이 증가하는 특이한 경향을 나타내었다. 반면 암모니아 외의 일반적인 환원성 가스에 노출될 때는 저항이 감소하는 경향을 보였다. 이러한 암모니아 가스 감지소자와 감지물질이 Pt-doped $WO_{3}-SnO_{2}$ 로 구성된 보상소자를 결합하여 센서어레이를 제조하였으며 그 특성을 조사하였다. 보상소자는 암모니아 가스와 일반적인 환원성 가스모두에 의해 저항이 감소하는 경향이 있다. 센서 어레이는 감지소자와 보상소자를 하나의 기판위에 형성하여 제조되었으며 우수한 선택성을 얻을 수 있었다. 이러한 개념의 센서어레이를 이용하면 가스센서의 선택성 향상을 기할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.60.2-60.2
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• 2012

기술의 발전이 비약적으로 성장하면서, 소비자의 요구는 빠르게 변하고 있다. 전자 소자를 응용한 제품 시장은 매해를 거듭할 수록 빠른 속도로 성능을 향상시키고 있다. 이에 따라 디스플레이 시장에서 가장 큰 관심은 작은 화면에서도 높은 해상도를 요구하고, 수광형의 구동방식이 아닌 능동형 구동방식을 갖는 AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitted Diode)를 선호하고 있으며, 빠른 응답속도 기반을 갖는 표시소자를 요구하고 있다. 제품 생산자들의 고민은 기존의 비정질 실리콘 기반의 LCD (Liquid crystal display) 구동소자와 공정을 이용하여 소비자의 욕구에 접근하기가 점점 어려워지고 있다. 최근 이러한 문제점을 해결하고자 하는 노력들중에서 산화물 반도체 재료와 이를 이용한 박막 트랜지스터 개발이 큰 관심을 갖고 있다. 최근 InGaZnO 산화물 반도체 재료는 기존의 비정질 실리콘 반도체 재료 보다 높은 전계 이동도(> $10cm^2/V.s$)를 보이고 있으며, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 구조에서 산화물 반도체 재료의 대체만으로 효과가 보일 수 있어서 큰 연구가 진행되어져 왔다. 하지만, InGaZnO 산화물 박막 트랜지스터에 대한 소자를 AMOLED에 적용할 때, 기존의 LTPS (low temperature poly-slicon)에서는 발견되지 않았던 소자의 전계신뢰성과 이동도 한계가 문제로 제기되었다. 또한, Indium이라는 희소원소의 사용은 향후 공정 단가와 희소 물질에 대한 위협등에 의하여 새로운 산화물 반도체 재료에 대한 요구와 관심이 발생하고 있다. 본 발표에서는 기존의 산화물 반도체 재료에 대한 차세대 디스플레이인 AMOLED와 유연 디스플레이에 대한 응용 가능성을 발표할 예정이다. 또한 산화물 반도체 재료의 신뢰성 문제에 대한 해결방법으로 신규 산화물 반도체 재료에 대한 연구 방향과 indium-free 계열을 이용한 저원가 산화물 반도체 연구에 대하여 소개할 예정이다. 앞으로 산화물 반도체 재료에 대한 연구와 응용은 기존의 실리콘 반도체 틀을 벗어난 새로운 응용분야를 열어줄 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 그 기대에 대한 몇가지 예를 통하여 재료와 소자의 응용 가능성을 논의할 예정이다.

• 한국재료학회지
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• 제22권11호
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• pp.636-641
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• 2012

In this study, we have investigated highly efficient nanoscale surface corrugated light emitting diodes (LEDs) for the enhancement of light extraction efficiency (LEE) of nitride semiconductor LEDs. Nanoscale indium tin oxide (ITO) surface corrugations are fabricated by using the conformal nanoimprint technique; it was possible to observe an enhancement of LEE for the ITO surface corrugated LEDs. By incorporating this novel method, we determined that the total output power of the surface corrugated LEDs were enhanced by 45.6% for patterned sapphire substrate LEDs and by 41.9% for flat c-plane substrate LEDs. The enhancement of LEE through nanoscale surface corrugations was studied using 3-dimensional Finite Different Time Domain (FDTD) calculation. From the FDTD calculations, we were able to separate the light extraction from the top and bottom sides of device. This process revealed that light extraction from the top and bottom sides of a device strongly depends on the substrate and the surface corrugation. We found that enhanced LEE could be understood through the mechanism of enhanced light transmission due to refractive index matching and the increase of light scattering from the corrugated surface. LEE calculations for the encapsulated LEDs devices also revealed that low LEE enhancement is expected after encapsulation due to the reduction of the refractive index contrast.

• ETRI Journal
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• 제37권6호
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• pp.1135-1142
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• 2015

Multilayered ZnO-$SnO_2$ heterostructure thin films consisting of ZnO and $SnO_2$ layers are produced by alternating the pulsed laser ablation of ZnO and $SnO_2$ targets, and their structural and field-effect electronic transport properties are investigated as a function of the thickness of the ZnO and $SnO_2$ layers. The performance parameters of amorphous multilayered ZnO-$SnO_2$ heterostructure thin-film transistors (TFTs) are highly dependent on the thickness of the ZnO and $SnO_2$ layers. A highest electron mobility of $43cm^2/V{\cdot}s$, a low subthreshold swing of a 0.22 V/dec, a threshold voltage of 1 V, and a high drain current on-to-off ratio of $10^{10}$ are obtained for the amorphous multilayered ZnO(1.5nm)-$SnO_2$(1.5 nm) heterostructure TFTs, which is adequate for the operation of next-generation microelectronic devices. These results are presumed to be due to the unique electronic structure of amorphous multilayered ZnO-$SnO_2$ heterostructure film consisting of ZnO, $SnO_2$, and ZnO-$SnO_2$ interface layers.

• ETRI Journal
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• 제41권6호
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• pp.829-837
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• 2019

The p-type nanowire field-effect transistor (FET) with a SiGe shell channel on a Si core is optimally designed and characterized using in-depth technology computer-aided design (TCAD) with quantum models for sub-10-nm advanced logic technology. SiGe is adopted as the material for the ultrathin shell channel owing to its two primary merits of high hole mobility and strong Si compatibility. The SiGe shell can effectively confine the hole because of the large valence-band offset (VBO) between the Si core and the SiGe channel arranged in the radial direction. The proposed device is optimized in terms of the Ge shell channel thickness, Ge fraction in the SiGe channel, and the channel length (L_g) by examining a set of primary DC and AC parameters. The cutoff frequency (f_T) and maximum oscillation frequency (f_max) of the proposed device were determined to be 440.0 and 753.9 GHz when L_g is 5 nm, respectively, with an intrinsic delay time (τ) of 3.14 ps. The proposed SiGe-shell channel p-type nanowire FET has demonstrated a strong potential for low-power and high-speed applications in 10-nm-and-beyond complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology.