• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.1208-1211
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• 2008

We study the amorphous In-Ga-Zn-O thin-film transistors (TFTs) properties under monochromatic illumination ($\lambda=420nm$) with different intensity. TFT off-state drain current ($I_{DS_off}$) was found to increase with the light intensity while field effect mobility ($\mu_{eff}$) is almost unchanged; only small change was observed for sub-threshold swing (S). Due to photo-generated charge trapping, a negative threshold voltage ($V_{th}$) shift is also observed. The photofield-effect analysis suggests a highly efficient UV photocurrent conversion in a-IGZO TFT. Finally, a-IGZO mid-gap density-of-states (DOS) was extracted and is more than an order lower than reported value for a-Si:H, which can explain a good switching properties of the a-IGZO TFTs.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2009.10a
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• pp.998-1001
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• 2009

A new flexible TFT backplane structure with improved mechanical reliability is proposed. Amorphous indium-gallium-zinc-oxide (a-IGZO) thin film transistors based on this structure have been fabricated on a polyimide substrate, and the resultant mechanical durability has been evaluated in a cyclic bending test. The panel can withstand 10,000 bending cycles at a bending radius of 5 mm without any noticeable TFT degradation. After 10K bending cycles, the change of threshold voltage, mobility, sub-threshold slope, and gate leakage current were only -0.22V, -0.13$cm^2$/V-s, -0.05V/decade, and $-3.05{\times}10^{-13}A$, respectively.

• Journal of Information Display
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• v.12 no.1
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• pp.47-50
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• 2011

Highly stable amorphous indium.gallium.zinc-oxide (a-IGZO) thin-film transistors (TFTs) were fabricated with an etchstopper and via-hole structure. The TFTs exhibited 40 $cm^2$/V s field-effect mobility and a 0.21 V/dec gate voltage swing. Gate-bias stress induced a negligible threshold voltage shift (${\Delta}V_{th}$) at room temperature. The excellent stability is attribute to the via-hole and etch-stopper structure, in which, the source/drain metal contacts the active a-IGZO layer through two via holes (one on each side), resulting in minimized damage to the a-IGZO layer during the plasma etching of the source/drain metal. The comparison of the effects of the DC and AC stress on the performance of the TFTs at $60^{\circ}C$ showed that there was a smaller ${\Delta}V_{th}$ in the AC stress compared with the DC stress for the same effective stress time, indicating that the trappin of the carriers at the active layer-gate insulator interface was the dominant degradation mechanism.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.386-386
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• 2010

최근의 전자재료들은 산화물 기반의 소자들을 이용하며 이들 소자의 특징은 가시광 영역에서의 높은 투과도와 실리콘 기반의 소자에 비해서 높은 이동도를 나타낸다. 이러한 점을 활용하여 LCD, PDP, 태양전지 등으로의 응용을 위해 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 비정질임에도 이동도가 $10cm^2/V{\cdot}s$ 정도로 높은 이동도를 가지고 있는 a-IGZO 박막에 대하여 RF magnetron sputtering 법을 이용, 다각도의 연구를 진행하였다. 기판은 Corning 1737 유리기판을 사용하였으며 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 사용하였으며 AFM, SEM, XRD 투과도를 이용하여 산소의 함량과 RF power에 따른 박막의 변화를 알아보았다. 박막 증착 조건으로는 초기 압력을 $2.0{\times}10^{-6}$ Torr, 증착압력으로 $2.0{\times}10^{-2}$ Torr를 유지하였으며, Ar 과 $O_2$의 비율을 10에서 40%까지 변화시키며 시편을 제작하였다. AFM 분석결과 $O_2$가 첨가될수록 박막의 거칠기가 감소하였으며, XRD 결과 Bragg's 법칙을 만족 하지 않는 비정질 구조임을 확인할 수 있었다. 가시광선 투과 특성은 $O_2$를 첨가한 박막이 첨가하지 않은 박막보다 우수하였으며 그 평균은 85% 이상으로 양호하였다. Hall과 XPS 분석결과 산소함량이 많아질수록 박막의 특성이 절연체의 특성을 가짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.420-420
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• 2014

최근, 과학 기술이 발달함에 따라 현장에서의 실시간 검사 및 자가 지단 등 질병 치유에 대한 사람들의 관심이 증가하고 있으며, 이에 따라 의료, 환경, 산업과 같은 많은 분야에서 바이오 센서에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중, EGFET는 전해질 속의 각종 이온 농도를 전기적으로 측정하는 바이오 센서로, 외부 환경으로부터 안전하고, 제작이 쉬우며, 재활용이 가능하여 비용을 절감 할 수 있다는 장점을 가지고 있다 [1]. EGFET는 감지부와 FET부로 분리된 구조를 가지고 있으며, 감지부의 감지막으로는 Al2O3, HfO2, $TiO_2$, SnO2 와 같은 다양한 물질들이 사용되고 있다. 그 중, SnO2는 우수한 감도와 안정성을 가지고 있는 물질로 추가적인 열처리 공정 없이도 우수한 감지 특성을 나타내기 때문에 본 연구에서 감지막으로 사용하였다. 한편, EGFETs 의 FET부로는 기존의 비정질 실리콘 TFTs 에 비해 10배 이상의 높은 이동도와 온/오프 전류비를 갖는 InGaZnO 를 채널층으로 사용한 TFTs 를 사용하였다. a-IGZO 는 넓은 밴드 갭으로 인해 가시광 영역에서 투명하며, 향후 투명 바이오센서 제작 시, 물질들 사이의 반응을 전기적 신호뿐만 아니라 광학적인 분석 방법으로도 검출이 가능하기에 고 신뢰성을 갖는 센서의 제작이 가능할 것으로 기대된다. 한편, a-IGZO TFTs 의 경우 우수한 전기적 특성을 나타냄에도 불구하고 소자 동작 시 문턱 전압이 불안정하다는 단점이 있으며 [2], 이러한 문제의 개선과 향후 투명 기판 위에서의 소자 제작을 위해서는 저온 열처리 공정이 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 저온 열처리 공정인 u-wave 열처리를 통하여 a-IGZO TFTs 의 전기적 특성 및 안정성을 향상시켰으며, 9.51 [$cm2/V{\cdot}s$]의 이동도와 135 [mV/dec] 의 SS값, 0.99 [V]의 문턱 전압, 1.18E+08의 온/오프 전류 비를 갖는 고성능 스위칭 TFTs 를 제작하였다. 최종적으로, 제작된 a-IGZO TFTs 를 SnO2 감지막을 갖는 EGFETs 에 적용함으로써 우수한 감지 특성과 안정성을 갖는 바이오 센서를 제작하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.479-479
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• 2011

Flexible inverters based on complementary thin-film transistor (CTFTs) are important because they have low power consumption and other advantages over single type TFT inverters. In addition, integrated CTFTs in flexible electronic circuits on low-cost, large area and mechanically flexible substrates have potentials in various applications such as radio-frequency identification tags (RFIDs), sensors, and backplanes for flexible displays. In this work, we introduce flexible complementary inverters using pentacene and amorphous indium gallium zinc oxide (IGZO) for the p-channel and n-channel, respectively. The CTFTs were fabricated on polyimide (PI) substrate. Firstly, a thin poly-4-vinyl phenol (PVP) layer was spin coated on PI substrate to make a smooth surface with rms surface roughness of 0.3 nm, which was required to grow high quality IGZO layers. Then, Ni gate electrode was deposited on the PVP layer by e-beam evaporator. 400-nm-thick PVP and 20-nm-thick ALD Al2O3 dielectric was deposited in sequence as a double gate dielectric layer for high flexibility and low leakage current. Then, IGZO and pentacene semiconductor layers were deposited by rf sputter and thermal evaporator, respectively, using shadow masks. Finally, Al and Au source/drain electrodes of 70 nm were respectively deposited on each semiconductor layer using shadow masks by thermal evaporator. Basic electrical characteristics of individual transistors and the whole CTFTs were measured by a semiconductor parameter analyzer (HP4145B, Agilent Technologies) at room temperature in the dark. Performance of those devices then was measured under static and dynamic mechanical deformation. Effects of cyclic bending were also examined. The voltage transfer characteristics (Vout- Vin) and voltage gain (-dVout/dVin) of flexible inverter circuit were analyzed and the effects of mechanical bending will be discussed in detail.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.15 no.6
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• pp.315-319
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• 2014

In this paper, we investigate visible light stress instability in radio frequency (RF) sputtered a-IGZO thin film transistors (TFTs). The oxygen flow rate differs during deposition to control the concentration of oxygen vacancies, which is confirmed via RT PL. A negative shift is observed in the threshold voltage ($V_{TH}$) under illumination with/without the gate bias, and the amount of shift in $V_{TH}$ is proportional to the concentration of oxygen vacancies. This can be explained to be consistent with the ionization oxygen vacancy model where the instability in $V_{TH}$ under illumination is caused by the increase in the channel conductivity by electrons that are photo-generated from oxygen vacancies, and it is maintained after the illumination is removed due to the negative-U center properties.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 2009.10a
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• pp.546-549
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• 2009

In this paper, we investigated the effects of different source/drain (S/D) electrode materials in thin film transistors (TFTs) based on indium-gallium-zinc oxide (IGZO) semiconductor. A transfer length and effective resistances between S/D electrodes and amorphous IGZO thin-film transistors were examined. Intrinsic TFT parameters were extracted by the transmission line method (TLM) using a series of TFTs with different channel lengths measured at a low drain voltage. The TFTs fabricated with Cu S/D electrodes showed the lowest contact resistance and transfer length indicating good ohmic characteristics, and good transfer characteristics with a field-effect mobility (${\mu}_{FE}$) of 10.0 $cm^2$/Vs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.267.1-267.1
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• 2016

본 연구에서는 nematic 액정의 종류 중 하나인 5CB (4-Cyano-4'-pentylbiphenyl) 물질을 박막 트랜지스터 (TFT)의 passivation 층으로 사용했을 때 그 전기적 특성향상을 확인하였다. RF-magnetron sputtering법으로 증착된 비정질 InGaZnO 박막을 활성층으로 사용한 TFT를 제작하여 그 활성층 위에 drop형식으로 passivation 하였다. 그 결과, drain current (I_DS)가 약 10배 정도 증가하고, linear region(V_D=0.5V)에서 mobility와 subthreshold slope(SS)이 각각 6.7에서 12.2, 0.3에서 0.2로 향상되는 것이 보였다. 이것은 gate bias가 인가되었을 때 freedericksz 전이를 통한 액정의 배향과 이때 형성된 dipole 형성에 의한 것으로 보이며, 이러한 LC의 배향은 편광현미경을 통하여 표면과 수직으로 배향한다는 사실을 확인 할 수 있었고 이 LC-passivation된 a-IGZO TFT의 전기적 특성의 향상에 대한 mechanism을 제시하였다. 그리고 배향한 LC가 가지는 dipole에 의해 bias stress 상황에서 독특한 electron trapping과 recovery의 증폭효과가 나타났다. V_G=+20V의 positive gate bias stress를 1000s동안 가했을 때, passivation되지 않은 a-IGZO TFT의 경우 +4V의 threshold voltage shift(${\Delta}V$_TH)가 발생되었고, 바로 -20V의 negative gate bias를 30s간 가해주었을 때 -2.5V의 ${\Delta}V$_TH가 발생하였다. 반면 LC-passivation된 a-IGZO TFT의 경우 각각 +5V와 -4V의 ${\Delta}V$_TH로 더 큰 변화를 가져왔다. 이러한 LC에 의한 electron trapping/recovery 증폭효과에 대한 model을 제시하였다.

• Journal of Information Display
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• v.12 no.4
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• pp.209-212
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• 2011

The threshold voltage shift (${\Delta}V_{th}$) under positive-voltage bias stress (PBS) of InGaZnO (IGZO) thin-film transistors (TFTs) annealed at different temperatures in air was investigated. The dramatic degradation of the electrical performance was observed at the sample that was annealed at $700^{\circ}C$. The degradation of the saturation mobility (${\mu}_{sat}$) resulted from the diffusion of indium atoms into the interface of the IGZO/gate insulator after crystallization, and the degradation of the subthreshold slope (S-factor) was due to the increase in the interfacial and bulk trap density. In spite of the degradation of the electrical performance of the sample that was annealed at $700^{\circ}C$, it showed a smaller ${\Delta}V_{th}$ under PBS conditions for $10^4$ s than the samples that were annealed at $500^{\circ}C$, which is attributed to the nanocrystal-embedded structure. The sample that was annealed at $600^{\circ}C$ showed the best performance and the smallest ${\Delta}V_{th}$ among the fabricated samples with a ${\mu}_{sat}$ of $9.38cm^2/V$ s, an S-factor of 0.46V/decade, and a ${\Delta}V_{th}$ of 0.009V, which is due to the passivation of the defects by high thermal annealing without structural change.