• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.77.1-77.1
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• 2012

Zn 기반 산화물 반도체는 기존의 비정질 Si에 비해 저온공정에도 불구하고 높은 이동도, 투명하다는 장점으로 인해 차세대 디스플레이용 백플레인 소자로 주목받고 있다. 산화물 트랜지스터는 우수한 소자특성을 보여주고 있지만, 온도, 빛, 그리고 게이트 바이어스 스트레스에 의한 문턱전압의 불안정성이 문제의 문제를 해결해야한다. 산화물 반도체의 문턱전압의 불안정성은 유전체와 채널층의 계면 혹은 채널에서의 charge trap, photo-generated carrier, ads-/desorption of molecular 등의 원인으로 보고되고 있어, 고신뢰성의 산화물 채널층을 성장하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 최근, 산화물 트랜지스터의 다양한 조건에서의 문턱전압의 불안정성을 해결하기 위해 산화물의 주된 결함으로 일컬어지고 있는 산소결핍을 억제하기 위해 성장공정의 제어 그리고, 산소와의 높은 binding energy를 같은 Al, Hf, Si 등과 같은 원소를 첨가하여 향상된 소자의 특성이 보고되고 있지만, 줄어든 산소공공으로 인해 이동도가 저하되는 문제점이 야기되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 Buried layer의 삽입 혹은 bi-channel 등과 같은 방안들이 제안되고 있다. 본 연구는 atomic layer deposition을 이용하여 AZO bureid layer가 적용된 ZnO 트랜지스터의 특성과 안정성에 대한 연구를 하였다. 다결정 ZnO 채널은 유전체와의 계면에 많은 interface trap density로 인해 positive gate bias stress에 의한 문턱전압의 불안정성을 보였지만, AZO층이 적용된 ZnO 트랜지스터는 줄어든 interface trap density로 인해 향산된 stability를 보였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.94-101
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• 2023

투명 전도성 산화물(TCO)를 대체할 수 있는 대표적인 물질로 알려진 ZnO는 3.37 eV의 bandgap과 60 meV의 exciton binding energy를 가진 반도체 물질이다. 본 연구에서는 투명 전극으로 사용하기 위한 높은 전기적 특성을 확보하기 위해 원자층 증착법을 기반으로 양이온과 음이온의 단일 및 이중 도핑에 따라 성장한 ZnO 박막을 제작하였다. 3가 양이온 Al, Ga과 음이온 F이 단일 및 이중 도핑된 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성 및 전기적 특성을 확인하였다. 단일 도핑의 경우, ZnO에 donor로 작용하는 Al, Ga, F에 의해 캐리어 농도가 도핑 전에 비해 증가하였고 근자외선 영역에서의 band-edge absorption이 증가하는 것을 확인하였다. 단일 도핑 중에서는 F이 ZnO 내 산소 공공 자리에 passivation 되면서 높은 mobility와 함께 가장 높은 전도도를 보였다. 이중 도핑의 경우, 각 원소들의 도핑 효과가 더해지면서 단일 도핑에 비해 높은 전기적 특성을 보였다. 결과적으로 Ga-F에 비해 Al-F 도핑 시 ionic radius 차이에 의한 lattice distortion 감소 및 delocalized 된 전자 상태의 증가로 가장 낮은 비저항 값을 보였으며 PDOS 분석을 통한 시뮬레이션 데이터로 측정 값과 일치하는 결과를 확인했다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권2호
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• pp.8-12
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• 2006

졸-겔 법으로 $Pt/TiO-2/SiO_2/Si$ 기판 위에 ZnO 박막을 제작하여, 열처리 온도에 따른 박막의 결정화 특성 및 미세구조와 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정 결과로부터, 열처리 온도가 $600^{\circ}C$ 일때 가장 우수한 c-축 배향성을 나타냈으며, 이때 반가폭은 $0.4360^{\circ}C$ 이었다. AFM 으로 ZnO 박막의 표면형상과 표면 거칠기를 관찰한 결과, $600^{\circ}C$ 열처리 온도에서 입자가 고르게 성장하여 치밀한 박막이 형성되었음을 관찰할 수 있었고, 표면 거칠기도 1.048nm 로 가장 우수한 값을 나타내었다. ZnO 박막의 열처리 온도에 따른 PL 특성을 조사한 결과, $600^{\circ}C$로 열처리된 ZnO 박막에서 자외선 영역의 발광 피크 (378nm)는 가장 크게 가시광 영역의 발광 피크 (510nm)는 가장 작게 관찰되었다. 가시광 영역의 발광 피크가 작은 것은 산소 공공 또는 불순물이 매우 적다는 것을 의미하므로, $600^{\circ}C$로 열처리된 ZnO 박막은 비교적 화학양론적으로 성장되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제16권6호
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• pp.463-467
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• 2007

[ $Al_2O_3$ ]기판을 산소 plasma 또는 수소 plasma로 표면 처리한 후 그 위에 plasma-assisted molecular beam epitaxy 방법으로 성장된 ZnO 박막의 구조적 특성과 광학적 발광 특성을 체계적으로 조사하였다. 제작된 ZnO 박막은 high resolution X-ray diffraction 측정과 atomic force microscope를 사용하여 구조적 특성과 표면 특성을 관찰하였으며, photoluminescence (PL) 측정을 통하여 엑시톤과 관련된 광학적 전이특성을 온도에 따라 조사하였다. free exciton, bound exciton, 그리고 이들의 phonon replica들의 특성을 온도에 따라 분석하였으며, 산소 plasma로 표면 처리한 시료의 PL 세기가 수소 plasma 표면 처리한 시료의 PL 세기보다 상당히 커짐을 관찰하였다. 산소 plasma로 처리된 기판 위에 성장된 ZnO 시료가 수소 plasma로 처리된 경우보다 우수한 구조적 특성과 광학적 특성을 보였는데, 이는 산소 plasma로 표면 처리함으로써 산소 공공(oxygen vacancy)과 같은 결함 구조가 적게 생성되고 좋은 격자 상수 일치를 보여주므로 구조적 특징과 발광 특징이 향상되는 것으로 해석되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.204-204
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• 2010

본 연구에서는 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 RF파워의 변화에 따라 증착한 a-IGZO 박막의 n-형 반도체 활용 특성과 관련된 구조적, 광학적, 전기적 특성 변화를 연구하였다. 기판은 corning 1737 유리 기판을 사용하였고, 유기 클리닝 후 즉시 챔버 내부에 장착되었다. IGZO 타겟은 $In_2O_3$, $Ga_2O_3$, ZnO 분말을 각각 1:1:2mol% 조성비로 혼합하여 소결한 타겟을 사용하였다. 박막 증착 조건으로 초기 압력 $2.0{\times}10^{-6}\;Torr$, 증착압력 $2.0{\times}10^{-2}\;Torr$, 반응가스 Ar 50sccm, 증착온도는 실온으로 고정하였으며, 공정변수로 RF 파워를 25W, 50W, 75W, 100W로 변화시키며 시편을 제작하였다. AFM 분석결과 RF 파워가 증가함에 따라 거칠기가 증가하였으며, XRD 분석결과 Bragg's 법칙을 만족하는 피크가 나타나지 않는 비정질 구조임을 확인할 수 있었다. Hall측정 결과 100W에서 $10cm^2/V^{-1}s^{-1}$이상의 우수한 이동도 특성을 보였으며, 가시광선 투과 특성은 RF 파워가 50W일때 85% 이상으로 양호하였다. XPS 분석결과 RF 파워가 증가할수록 밴드갭이 감소하는 현상은 박막내 산소 이탈 증가현상에 의한 산소 공공의 밀도가 높아지는 것과 연관성이 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제22권1호
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• pp.13-21
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• 2019

프러시안 블루 유사체(Prussian blue analogue; PBA)는 두 종류의 전이금속이 시안화물 리간드와의 배위결합을 통해 서로 연결되어 만들어진 구조체이다. PBA는 넓은 골격구조를 통해, 다양한 이온의 가역적 삽입/탈리를 가능하게 할 뿐 아니라, 두 종류의 전이금속이 반응하여 높은 비용량을 구현한다. 또한, PBA는 상온에서 수용액 상에서의 공침반응을 통해 합성 되기에, 경제적이며 친환경적으로 생산된다. 하지만, 결정의 형성이 빠르게 진행되며, 수용액 상에서 발생하기에 결정 내 공공격자결함(Vacancy)과 결정수(Crystal water)가 발생하기 쉬우며, 이는 전기화학적 성능에 영향을 미친다. 따라서 이러한 공공격자결함 및 결정수의 생성 억제를 통해 PBA의 전기화학성능 향상에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 공공격자결함의 경우 반응속도 제어를 통해 합성단계에서 제어 되며, 결정수는 합성 후 진공 열처리 및 산화제와 복합체 형성을 통해 제거할 수 있다. 뿐만 아니라 PBA의 구조 내에 비활성 전이금속 도핑을 통해 상기 결함들로 인해 PBA가 전기화학 반응 중에 겪는 구조적 불안정성을 해소할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권7호
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• pp.377-386
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• 2016

본 연구의 목적은 전국의 토양오염실태를 토지용도별로 조사하고, 공공주택개발지구의 토양오염 처리실태를 분석하고자 한다. 환경부가 매년 조사하고 발표하는 토양오염실태 자료를 근거로 지목별 토양오염 변화 추이를 살펴보았고, 공공주택기관이 발주하는 대규모 택지조성 및 주택 도시개발 사업지구에 근무하는 토양오염 관련 실무자를 대상으로 설문조사를 수행하였다. 분석결과, 21가지 유기 및 무기 토양오염물질(예, 카드뮴, 구리, 비소, 수은, 납), 크롬, 아연, 니켈 등)은 전반적으로 토양오염우려기준보다 낮은 반면 산업활동 지역에서 일부 오염물질에 국한되어 비교적 높은 수준의 유해물질이 측정되었다. 한편, 공공개발사업지구 실무자를 대상으로 한 설문조사에서 응답자 상당수는 오염토양에 관한 업무 처리기준이 명확하지 않아 외부 전문 업체에 의한 처리방식에 의존하고 있어 오염토양 발생 직후 신속한 대응, 합리적인 전략에 관한 명확한 가이드라인이 제공되어야 할 것이다. 또한 대부분의 실무자들은 오염토양 처리에 대한 경험이 많지 않아 그 처리기술에 대한 전문 지식을 습득하고 이해하기 위해 정기적인 교육이 요구되었다

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.214.1-214.1
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• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제43권1호
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• pp.11-18
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• 2010

본 연구의 대상지역인 탄천은 한강에서 합류되는 대표적인 도심지역 하천으로 주변 지역의 점오염원 및 비점 오염원을 통해 오염물질이 지속적으로 유입되고 있다. 본 연구논 전 구간에 걸쳐 하천수와 퇴적물의 오염도 평가를 수행하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 두 지점을 선정해 미생물 두 종과 개량송사리에 대한 퇴적물 공극수(sediment pore-water) 생태독성시험을 수행하였다. 하천의 수질측정 결과 상류에서 하류로 갈수록 오염이 심해지는 경향을 보였으며, 공공하수처리시설 방류수 유출지점에서 그 상승폭이 증가하여, 하천수에 대한 주요 오염원으로 판단할 수 있다. 그러나 하천수 내의 중금속은 그 오염도가 낮은 수준으로 하천수질기준을 초과하지 않았으며 생태계에 영향을 야기할만한 수준은 아닌 것으로 판단하였다. 퇴적물 중금속은 대부분이 극외의 퇴적물 권고수준(ISQG) 미만이었으나 일부 구역에서 비소와 구리의 농도가 높게 관찰되었다. 또한, 구리의 경우 전 구간에 걸쳐 높은 농도를 보이고 있다. 구리는 생태독성이 높은 중금속이므로 이에 대한 우선적인 관리가 요구된다. 한편 퇴적물 중금속 농도는 하류로 갈수록 낮아지는 경향을 보였는데 이는 하류 지점 토성에 모래 함량에 의한 것으로 사료된다. 또한 유기물도 모래 함량과 반비례 관계로 대교 부근과 공공하수처리장 방류수 유입 이전 지점에서 높은 수치를 나타내어, 퇴적물의 토성에 의해 오염도가 변화되는 양상을 나타내었다. 생태독성시험 퇴적물 채취지점에 대한 질소와 인의 측정 결과 모두 높은 수치를 나타내었으며 $NH_4$-N을 많이 함유하고 있어 오염물이 대상 지역 인근에서 유입됨을 판단할 수 있었다. 공극수 독성시험 결과 대교 부근 지점에서는 독성 영향이 낮았으나, 공공하수처리시설 방류수 유입지점에서 치사율이 관찰되었다. 따라서, 실험대상 퇴적물은 생태위해우려가 있는 수준은 아닌 것으로 평가되었다. 그러나 퇴적물에서 용출되는 독성물질들은 주로 퇴적물과 하천수의 경계에서 살아가는 초기 생장단계의 유생생물들에게 영향을 미칠 가능성이 있으므로 수생태계 보존을 위한 관리대책이 요구된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.231.2-231.2
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• 2014

훌륭한 전기적 특성을 갖는 ZnO 기반의 산화물 반도체 박막트랜지스터(TFT)는 AMOLEDs에 적용될 수 있다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고 산화물 반도체 TFT소자에 전압이 인가되었을 때 문턱 전압이 이동하게 되는 안정성 문제를 갖는다. 따라서 이를 해결하기 위한 연구가 널리 진행 되고 있다. 본 연구소에서는 고압 분위기 열처리를 통해 안정성의 원인으로 작용할 수 있는 산소공공(Oxygen vacancy)을 감소시키는 연구를 진행하였다. 산화물 반도체 TFT소자의 안정성을 향상시키는 대표적인 분위기 열처리로는 산소 고압 열처리(HPA)가 있으며, 또한 H2O 기체를 사용한 열처리를 통해 TFT소자의 안정성을 높일 수 있다는 연구 결과가 보고된 바 있다. 본 연구에서는 IGZO TFT소자에 H2O보다 더 큰 반응성을 갖는 산화제인 H2O2 기체를 사용한 HPA를 통해 positive bias stress(PBS) 및 negative bias illumination stress(NBIS) 조건에서 안정성이 향상됨을 확인하였고 이를 H2O 기체를 사용한 경우와 비교하였다. 그 결과 H2O2 기체를 산화제로 사용할 때 기존 H2O 기체에 비해 효과적인 PBS 및 NBIS 신뢰성 개선을 확인하였다.