• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.233-233
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• 2014

InGaZnO 박막트랜지스터(TFT)는 기존의 널리 사용되던 비정질 실리콘보다 높은 전하이동도와 Ion/off, 우수한 균일성과 신뢰성의 장점으로 최근 AMOLED양산에 적용되기 시작 하였다. 그러나 60인치 이상의 대면적 디스플레이와 초고해상도의 성능을 동시에 만족하기 위해 10 cm2/Vs정도의 전하이동도를 가지는 InGaZnO로는 한계가 있어 30 cm2/Vs 이상의 전하이동도를 가지는 물질의 연구가 필요하다. 연구에서는 높은 전하이동도를 만족하기 위해 InO2를, 우수한 신뢰성을 가지는 SnO2를 포함하는 InZnSnO로 실험을 진행하였다. 스퍼터링 시스템에서 ITO 타겟과 ZTO 타겟을 사용하여 동시증착법으로 채널을 증착하였고, 산소 분압 변화시에 IZTO TFT 소자 특성의 의존성을 평가하였다. Ar : O2=10 : 0 일 때와 Ar : O2=7 : 3 일 때의 이동도가 각각 12.6cm2/Vs, 19.7cm2/Vs로 산소 비율이 증가함에 따라 전하이동도가 증가하였다. 기존 IGZO 산화물 반도체에서는 산소 비율이 증가하면 산소공공(VO) 농도감소로 인해 전하이동도가 감소한다. 이는 전하농도가 증가하면 전하이동도가 증가하는 percolation 전도기구로 이해할 수 있다. 그러나 본 IZTO 물질에서는 산소비율 증가에 따라 오히려 전하이동도가 증가하였는데, 이는 IZTO 반도체에 함유된 Sn 이온의 가전자상태가 +2/+4가의 상대적 비율이 산소농도에 따라 의존하기 때문인 것으로 분석되었다.

• 전기학회논문지
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• 제67권6호
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• pp.799-803
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• 2018

We demonstrated memory thin-film transistors (MTFTs) with organic ferroelectric polymer poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) and an amorphous oxide semiconducting indium gallium zinc oxide channel on the elastomeric substrate. The dielectric constant for the P(VDF-TrFE) thin film prepared on the elastomeric substrate was calculated to be 10 at a high frequency of 1 MHz. The voltage-dependent capacitance variations showed typical butterfly-shaped hysteresis behaviors owing to the polarization reversal in the film. The carrier mobility and memory on/off ratio of the MTFTs showed $15cm^2V^{-1}s^{-1}$ and $10^6$, respectively. This result indicates that the P(VDF-TrFE) film prepared on the elastomeric substrate exhibits ferroelectric natures. The fabricated MTFTs exhibited sufficiently encouraging device characteristics even on the elastomeric substrate to realize mechanically stretchable nonvolatile memory devices.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.371-375
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• 2019

Developing a thin-film transistor with characteristics such as a large area, high mobility, and high reliability are key elements required for the next generation on displays. In this paper, we have investigated the research trends related to improving the reliability of oxide-semiconductor-based thin-film transistors, which are the primary focus of study in the field of optical displays. It has been reported that thermal treatment in a high-pressure oxygen atmosphere reduces the threshold voltage shift from -7.1 V to -1.9 V under NBIS. Additionally, a device with a $SiO_2/Si_3N_4$ dual-structure has a lower threshold voltage (-0.82 V) under NBIS than a single-gate-insulator-based device (-11.6 V). The dual channel structure with different oxygen partial pressures was also confirmed to have a stable threshold voltage under NBIS. These can be considered for further study to improve the NBIS problem.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.1149-1154
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• 2014

본 연구는 산화물반도체트랜지스터의 터널링 현상을 살펴보기 위해서 게이트 절연막으로서 SiOC 박막을 사용하고 채널층으로 IGZO를 이용하여 트랜지스터를 제작 하였다. SiOC 박막은 분극이 작아질수록 비정질특성이 우수해지면서 절연특성이 좋아진다. SiOC 게이트 절연막과 채널 층 사이의 계면에 존재하는 접합특성은 SiOC의 분극특성에 따라서 달려졌다. 드레인소스 전류($I_{DS}$)와 게이트소스 전압($V_{GS}$)의 전달특성은 분극이 낮은 SiOC를 사용할 경우 양방향성 전달특성이 나타나고 분극이 높은 SiOC 게이트 절연막을 사용할 경우 단방향성 전달 특성이 나타났다. 터널링에 의한 양방향성 트랜지스터의 경우 바이어스 인가 전압이 낮은 ${\pm}1V$의 영역에서 쇼키접합을 나타냈었지만 트래핑효과에 의한 단방향성 트랜지스터의 경우 오믹접합 특성을 나타내었다. 특히 양방향성 트랜지스터의 경우 터널링 현상에 의하여 on/off 스위칭 특성이 개선되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.55-55
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• 2018

Recently, amorphous oxides such as InGaZnO (IGZO) and InZnO (IZO) as a channel layer of an oxide TFT have been attracted by advantages such as high mobility, good uniformity, and high transparency. In order to apply such an amorphous oxide TFTs to a display, the stability in various environments must be ensured. In the InGaZnO which has been studied in the past, Ga elements act as a suppressor of oxygen vacancy and result in a decreased mobility at the same time. Previous studies have been showed that the InZnO, which does not contain Ga, can achieve high mobility, but has relatively poor stability under various instability environments. In this study, the TFTs using $IZO/Al_2O_3$ double layer structure were studied. The introduction of an $Al_2O_3$ interlayer between source/drain and channel causes superior electrical characteristics and electrical stability as well as reduced contact resistance with optimally perfect ohmic contact. For the IZO and $Al_2O_3$ bilayer structures, the IZO 30nm IZO channels were prepared at $Ar:O_2=30:1$ by sputtering and the $Al_2O_3$ interlayer were depostied with various thickness by ALD at $150^{\circ}C$. The optimal sample exhibits considerably good TFT performance with $V_{th}$ of -3.3V and field effect mobility of $19.25cm^2/Vs$, and reduced $V_{th}$ shift under positive bias stress stability, compared to conventional IZO TFT. The enhanced TFT performances are closely related to the nice ohmic contact properties coming from the defect passivation of the IZO surface inducing charge traps, and we will provide the detail mechanism and model via electrical analysis and transmission line method.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.304.2-304.2
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• 2016

Hafnium oxide-aluminum oxide (HfO2-Al2O3) dielectric films have been fabricated by Pulsed Laser Deposition (PLD), and their properties are studied in comparison with HfO2 films. As a gate dielectric of the TFT, in spite of its high dielectric constant, HfO2 has a small energy band gap and microcrystalline structure with rough surface characteristics. When fabricated by the device, it has the drawback of generating a high leakage current. In this study, the HfAlO films was obtained by Pulsed Laser Deposition with HfO2-Al2O3 target(chemical composition of (HfO2)86wt%(Al2O3)14wt%). The characteristics of the thin Film have been investigated by x-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and spectroscopic ellipsometer (SE) analyses. The X-ray diffraction studies confirmed that the HfAlO has amorphous structure. The RMS value can be compared to the surface roughness via AFM analysis, it showed HfAlO thin Film has more lower properties than HfO2. The energy band gap (Eg) deduced by spectroscopic ellipsometer was increased. HfAlO films was expected to improved the interface quality between channel and gate insulator. Apply to an oxide thin Film Transistors, HfAlO may help improve the properties of device.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.450-450
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• 2012

In recent days, advances in ZnO-based oxide semiconductor materials have accelerated the development of thin-film transistors (TFTs), which are the building blocks for active matrix flat-panel displays including liquid crystal displays (LCD) and organic light-emitting diodes (OLED). In particular, the development of high-mobility ZnO-based channel materials has been proven invaluable; thus, there have been many reports of high-performance TFTs with oxide semiconductor channels such as ZnO, InZnO (IZO), ZnSnO (ZTO), and InGaZnO (IGZO). The reliability of oxide TFTs can be improved by examining more stable oxide channel materials. In the present study, we investigated the effects of an ALD-deposited water vapor permeation barrier on the stability of ZnO and HfZnO (HZO) thin film transistors. The device without the water vapor barrier films showed a large turn-on voltage shift under negative bias temperature stress. On the other hand, the suitably protected device with the lowest water vapor transmission rate showed a dramatically improved device performance. As the value of the water vapor transmission rate of the barrier films was decreased, the turn-on voltage instability reduced. The results suggest that water vapor related traps are strongly related to the instability of ZnO and HfZnO TFTs and that a proper combination of water vapor permeation barriers plays an important role in suppressing the device instability.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권3호
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• pp.156-161
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• 2014

Gallium oxide ($Ga_2O_3$) powders were synthesized using a precipitation method and a polymerized complex method. TG-DSC, SEM, and XRD were performed to investigate the phase and morphology of the $Ga_2O_3$. In situ high-temperature XRD analysis revealed the crystal structure of $Ga_2O_3$ at different temperatures. The $Ga_2O_3$ obtained using the precipitation method and polymerized complex method were generally spherical-shaped particles and their average particle size was approximately 80 nm and $1{\mu}m$, respectively. The crystal structure of the $Ga_2O_3$ prepared by the precipitation method was changed from rhombohedral to monoclinic at $700^{\circ}C$, while monoclinic $Ga_2O_3$ was obtained directly from the precursor by the polymerized complex method.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.341-341
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• 2011

최근 AMOLED 구동이 가능한 소자에 대한 연구가 활발히 진행중이다. AMOLED구동 가능소자는 LTPS TFT, a-Si TFT, OTFT, Oxide TFT가 있으며 그 중에서 현재 대부분 LTPS TFT를 사용하고 있다. LTPS TFT는 높은 전자 이동도와 안정성을 가지고 있기 때문에 현재 각광 받는 AMOLED에 잘 맞는다. 하지만 LTPS TFT는 고비용, 250$^{\circ}C$ 이상의 공정온도, Substrate가 Glass, Metal로 제한 된다는 문제점이 있으며, 균일성이 낮고 현재 대면적 기술이 부족한 상태이다. 해결방안으로 AMOLED를 타겟으로 하는 Oxide TFT 기술이 떠오르고 있다. Oxide TFT는 이동도가 높고 저온공정이 가능하며 Substrate로 Plastic 기판을 사용할 수가 있어 차후에 Flexible 소자로서의 적용이 가능하다. 또한 기존의 진공장비 사용대신 용액공정이 가능하여 장비사용시간 및 절차를 단축시킬 수 있어 비용적인 유리함을 가지고 있다. Oxide TFT는 단결정 산화물과 다결정 복합 산화물 두 가지 범주를 가지고 있다. Oxide TFT의 재료물질은 ZnO, ZTO, IZO, SnO2, Ga2O3, IGO, In2O3, ITO, InGaO3(ZnO)5, a-IGZO이 있다. 본 연구에서는 산화물질 중 하나인 ZTO를 이용하여 TFT 소자를 제작하였다. 산화물 특성상 열처리 온도에 따라 형성되는 결정의 정도가 다르기 때문에 온도 및 시간 변수에 따른 ZTO의 특성변화에 초점을 맞추어 연구함으로서 최적화된 조건을 찾고자 실험을 진행하였다. 실험을 위한 기판으로 n-type wafer을 사용하였다. PE-CVD 장비를 이용하여 SiNx를 120 nm 증착하고, ZTO 용액을 spin-coating을 이용하여 channel layer을 형성하였다. 균일하게 형성된 ZTO의 결정을 위하여 200$^{\circ}C$, 300$^{\circ}C$, 400$^{\circ}C$, 500$^{\circ}C$에서 1시간, 3시간, 6시간, 10시간의 온도 및 시간 변수를 두어 공기 중에서 열처리 하였다. ZTO는 약 30 nm 두께로 형성되었다. Thermal evaporator를 이용하여 Source, Drain의 알루미늄 전극을 형성하고, wafer 뒷면에는 Silver paste를 이용하여 Gate전극을 만들었다. 제작된 소자를 dark room temperature에서 측정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1489-1496
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• 2009

비정질 인듐-갈륨-아연 산화물 박막트랜지스터를 모델링 하여서, 능동층의 구조, 두께, 평형상태의 전자밀도에 대응하는 박막트랜지스터의 특성을 연구하였다. 단일 능동층 박막트랜지스터의 경우, 능동층이 얇을 때 높은 전계효과이동도를 보였다. 문턱전압의 절대값은 능동층의 두께가 20 nm일 때 최저치를 보였으며, 문턱전압이하 기울기는 두께에 대한 의존성을 보이지 않았다. 복층구조 능동층의 경우, 하부의 능동층이 높은 평형상태 전자밀도를 가질 때보다 우수한 스위칭 특성을 보였다. 이 경우에도 능동층의 두께가 얇을 때에 높은 전계효과 이동도를 보였다. 높은 평형상태 전자밀도의 능동층의 두께를 증가시키면 문턱전압은 음의 방향으로 이동하였다. 문턱전압이하 기울기는 능동층의 구조에 대하여 특별한 의존성을 보이지 않았다. 이상과 같은 데이터는 산화물반도체 박막트랜지스터 능동층의 구조, 두께, 도핑비율을 최적화함에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.