• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.28.1-28.1
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• 2011

비휘발성 저항 메모리소자인 ReRAM은 간단한 소자구조와 빠른 동작특성을 나타내며 고집적화에 유리하기 때문에 차세대 메모리소자로써 각광받고 있다. 현재, 이성분계 산화물, 페로브스카이트 산화물, 고체 전해질 물질, 유기재료 등을 응용한 저항메모리소자 응용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO 박막은 이성분계 산화물로써 조성비가 간단하고, 빠른 동작특성을 나타내며, 높은 저항 변화율을 보이기 때문에 ReRAM에 응용 가능한 재료로써 기대되고 있다. 또한 가시광선 영역에서 광학적으로 투명한 특성을 보이기 때문에 투명소자 응용에도 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 Metal/Insulator/Metal (Al/ZnO/Al) 구조의 소자를 제작하여 저항 메모리 특성을 평가하였다. Radio frequency (RF) sputter를 이용하여 ZnO 박막을 합성하고 박막의 결정성을 평가하였으며, resistive switching 효과를 관찰하였다. 합성된 박막 내부의 결정성은 메모리 구동 저항에 영향을 주며, 이를 제어하여 신뢰성있는 메모리 효과를 얻을 수 있었다. 특히 박막의 두께를 제어함으로써 구동전압의 변화를 관찰하였으며 소자에 적합한 두께를 평가할 수 있었다. 또한, ZnO 박막 내의 결함에 따른 on/off 저항의 변화를 관찰할 수 있었다. 제작된 저항 메모리소자는 unipolar 특성을 보였으며, 높은 on/off 저항의 차이를 유지하였다. Scanning electron microscope(SEM)을 통해 합성된 박막의 형태를 평가하였고, X-ray diffraction (XRD) 및 transmission electron microscopy (TEM)을 통해 결정성을 평가하였으며, photoluminescence (PL) spectra 분석을 통하여 박막 내부의 결함 정도를 평가하였다. 제작된 소자의 전기적 특성은 HP-4145를 이용하여 측정하고 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.78.1-78.1
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• 2012

비 휘발성 저항 메모리소자인 resistance random access memory (ReRAM)는 빠른 동작특성과 저 전압 특성을 나타내고 비교적 간단한 소자구조로 고집적화에 유리하여 기존의 DRAM과 flash 메모리, SRAM 등이 갖고 있는 한계를 극복할 수 있는 차세대 메모리소자로써 각광받고 있다. 현재, 이성분계 산화물, 페로브스카이트 산화물, 고체 전해질 물질, 유기재료 등을 응용한 저항 메모리소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO 를 기반으로 하는 amorphous InGaZnO (a-IGZO) 박막은 저온에서 대면적 증착이 가능하며 다른 비정질 재료에 비해 높은 전하 이동도를 갖기 때문에 박막트랜지스터 적용 시 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 또한 빠른 동작특성과 높은 저항 변화율을 보이기 때문에 ReRAM에 응용 가능한 재료로써 기대되고 있다. 본 연구에서는 MOM(metal/oxide/metal) 구조를 기반한 TiN/a-IGZO/ITO 구조의 소자를 제작하여 저항 메모리 특성을 평가하였다. IGZO 박막은 radio frequency (RF) sputter 를 이용하여 ITO/glass 기판 위에 증착하였다. MOM 구조를 위한 상부 TiN 전극은 e-beam evaporation 을 이용하여 증착하였다. 제작된 저항 메모리소자는 안정적인 unipolar resistive switching 특성을 나타내었으며, TiN 상부전극과 IGZO 계면 간의 Transmission Electron Microscopy (TEM) 분석을 통해 전압 인가 후 전극 금속 물질의 박막 내 삽입으로 인한 금속 필라멘트의 형성을 관찰 할 수 있었다. 합성된 박막의 형태와 결정성은 Scanning electron microscope (SEM)와 X-ray Diffraction (XRD)을 통해 평가 하였으며, 제작된 소자의 전기적 특성은 HP-4145 를 이용하여 측정하고 비교 분석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1993.11a
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• pp.121-125
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• 1993

This paper proposes two kinds of novel switching method for a single phase current-controlled voltage-type ac-to-dc converter. Proposed are modifications of the conventional hysteresis current control, and are named by the half suppressing method and unipolar method, respectively. The first one suppresses an inactive half of the four switching signals and uses active another half for current control. The second method uses only one, a quarter of switching signals suppresed the others. Both the simulation and experimental results show that proposed methods are more efficient in switch utilization and have comparable or better performance when compared with conventional method.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.19 no.3
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• pp.227-232
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• 2014

A highly efficient MOSFET inverter for single-phase grid-connected photovoltaic power generation systems is presented in this paper. It is a full-MOSFET version of the conventional transformerless full-bridge inverter with dual L-C filters using unipolar PWM. The key idea lies on smart pre switching(SPS), which can make the large switching loss due to a poor reverse recovery of the MOSFET's body diode reduced dramatically. The validity of the proposed inverter is verified by experiment.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.22 no.8
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• pp.385-389
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• 2012

Significant improvements in the switching voltage distribution are required for the development of unipolar resistive memory devices using $MnO_x$ thin films. The $V_{set}$ of the as-grown $MnO_x$ film ranged from 1 to 6.2 V, whereas the $V_{set}$ of the oxygen-annealed film ranged from 2.3 to 3 V. An excess of oxygen in an $MnO_x$ film leads to an increase in $Mn^{4+}$ content at the $MnO_x$ film surface with a subsequent change in the $Mn^{4+}/Mn^{3+}$ ratio at the surface. This was attributed to the change in $Mn^{4+}/Mn^{3+}$ ratios at the $MnO_x$ surface and to grain growth. Oxygen annealing is a possible solution for improving the switching voltage distribution of $MnO_x$ thin films. In addition, crystalline $MnO_x$ can help stabilize the $V_{set}$ and $V_{reset}$ distribution in memory switching in a Ti/$MnO_x$/Pt structure. The improved uniformity was attributed not only to the change of the crystallinity but also to the redox reaction at the interface between Ti and $MnO_x$.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.35 no.4
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• pp.348-352
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• 2022

Resistive switching behaviors of a co-sputtered zinc silicate thin film (ZnO and SiO₂ targets) have been investigated. We fabricated an Ag/ZnSiO_x/highly doped n-type Si substrate device by using an RF magnetron sputter system. X-ray diffraction pattern (XRD) indicated that the Zn₂SiO₄ was formed by a post annealing process. A unique morphology was observed by scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). As a result of annealing process, 50 nm sized nano clusters were formed spontaneously in 200~300 nm sized grains. The device showed a unipolar resistive switching process. The average value of the ratio of the resistance change between the high resistance state (HRS) and the low resistance state (LRS) was about 106 when the readout voltage (0.5 V) was achieved. Resistance ratio is not degraded during 50 switching cycles. The conduction mechanisms were explained by using Ohmic conduction for the LRS and Schottky emission for the HRS.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.379-379
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• 2011

차세대 저항메모리(resistive switching random access memory; ReRAM)의 개발을 위해 다양한 산화 물질들의 저항 변화 특성이 연구되고 있다. 본 연구에서는 저항 변화 물질로 잘 알려진 ZnO 박막을 이용하여 저항 변화 특성을 평가하였다. ZnO 박막은 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 스퍼터링 시스템을 이용하여 약 50 nm 두께로 증착되었다. 증착된 박막 위에 전극을 evaporator를 이용하여 패턴닝함으로써 전극-반도체-전극 구조의 소자를 만들고 이의 전기적 특성을 평가하였다. Compliance current를 설정하여 저항 변화 특성을 측정한 결과 가해진 전압의 극성에 관계 없이 저항이 변화하는, dielectric breakdown에 의해 박막내 전도성 필라멘트라 불리는 전도성 길이 생성되었다가 joule-heating에 의해 필라멘트가 파열되는, 전형적인 unipolar 저항 변화특성이 나타났다. 다기능성 소자 개발을 위해 위 소자 구조를 투명한 고분자 기판위에 형성하고 표면에 초발수성 ZnO 나노막대 구조를 합성하였다. 그 결과 투명하면서 유연하고, 수분에도 안정적인 다기능성 저항 변화 소자 특성을 평가할 수 있었다. 본 결과를 바탕으로 필라멘트 이론에 기초한 저항 변화 메커니즘을 설명하는 모델이 제시되었다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.311-312
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• 2015

본 논문에서는 Unipolar PWM 스위칭 (Totem pole) 방법을 사용하는 단상인버터에서 나타나는 common mode noise를 저감시키는 스위칭 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 출력전압의 중성점(N)을 입력전압 양단에 항상 고정하도록 스위칭을 하여 Common Mode Noise를 저감했다. 이를 Matlab Simulink를 사용한 모의해석과 실험을 통하여 Noise의 원인과 효과를 입증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• v.14 no.1
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• pp.48-60
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• 2014

Multilevel inverters have been widely used for high-voltage and high-power applications. Their performance is greatly superior to that of conventional two-level inverters due to their reduced total harmonic distortion (THD), lower switch ratings, lower electromagnetic interference, and higher dc link voltages. However, they have some disadvantages such as an increased number of components, a complex pulse width modulation control method, and a voltage-balancing problem. In this paper, a novel nine-level reduced switch cascaded multilevel inverter based on a multilevel DC link (MLDCL) inverter topology with reduced switching components is proposed to improve the multilevel inverter performance by compensating the above mentioned disadvantages. This topology requires fewer components when compared to diode clamped, flying capacitor and cascaded inverters and it requires fewer carrier signals and gate drives. Therefore, the overall cost and circuit complexity are greatly reduced. This paper presents modulation methods by a novel reference and multicarrier based PWM schemes for reduced switch cascaded multilevel inverters (RSCMLI). It also compares the performance of the proposed scheme with that of conventional cascaded multilevel inverters (CCMLI). Simulation results from MATLAB/SIMULINK are presented to verify the performance of the nine-level RSCMLI. Finally, a prototype of the nine-level RSCMLI topology is built and tested to show the performance of the inverter through experimental results.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.6 no.4
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• pp.177-185
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• 2005

Fatigue characteristics of lead zirconate titanate (PZT) films deposited by electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition (ECR-PECVD) were investigated. The fatigue characteristics were investigated with respect to PZT film thickness, domain structure, fatigue pulse height, temperature, electrode materials and electrode configurations. The used top and bottom electrode materials were Pt and $RuO_2$. In the fatigue characteristics with fatigue pulse height and PZT film thickness, the fatigue rates are independent of the applied fatigue pulse height at the electric field regions to saturate the P-E hysteresis and polarization $(P^*,\;P^A)$ characteristics. The unipolar and bipolar fatigue characteristics of PZT capacitors with four different electrode configurations $(Pt//Pt,\;Pt//RuO_2,\;RuO_2//Pt,\;and\;RuO_2//RuO_2)$ were also investigated. The polarization-shifts during the unipolar fatigue and the temperature dependence of fatigue rate suggest that the migration of charged defects should not be expected in our CVD-PZT films. It seems that the polarization degradations are attributed to the formation of charged defects only at the Pt/PZT interface during the domain switching. The charged defects pin the domain wall at the vicinity of Pt/PZT interface. When the top and bottom electrode configurations are of asymmetric $(Pt//RuO_2,\;RuO_2//Pt)$, the internal fields can be generated by the difference of charged defect densities between top and bottom interfaces.