• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.17 no.2
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• pp.69-74
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• 2007

[ $0.6Pb(Sc_{1/2}Ta_{1/2})O_3-0.4PbTiO_3$ ] (hereafter PSTT) ceramics were prepared by the molten salt synthesis (MSS) method using KCI as a flux. Formation of perovskite phase was investigated by a differential thermal analysis (DTA) and X-ray diffraction (XRD) analysis in the temperature range from $600^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$. A 92% perovskite phase was synthesized at $750^{\circ}C$ for 2 hrs using the MSS method, while 82% perovskite phase was synthesized at $850^{\circ}C$ for 4ks using the calcining of mixed oxide (CMO) method. This result could be due to the improvement in reactivity of $Sc_2O_3$ by melting of KCI. The MSS specimen sintered at $1,100^{\circ}C$ for 4hrs showed a dielectric constant of 11,200, a remnant polarization of $13.5{\mu}C/cm^2$ and a coercive field of 10.198 kV/cm, which was discussed in view of the microstructure.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.3
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• pp.219-226
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• 2013

Organic semiconductor-based soft electronics has potential advantages for next-generation electronics and displays, which request mobile convenience, flexibility, light-weight, large area, etc. Organic field-effect transistors (OFET) are core elements for soft electronic applications, such as e-paper, e-book, smart card, RFID tag, photovoltaics, portable computer, sensor, memory, etc. An optimal multi-layered structure of organic semiconductor, insulator, and electrodes is required to achieve high-performance OFET. Since most organic semiconductors are self-assembled structures with weak van der Waals forces during film formation, their crystalline structures and orientation are significantly affected by environmental conditions, specifically, substrate properties of surface energy and roughness, changing the corresponding OFET. Organo-compatible insulators and surface treatments can induce the crystal structure and orientation of solution- or vacuum-processable organic semiconductors preferential to the charge-carrier transport in OFET.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.3
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• pp.183-188
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• 2002

In the present study AI$(CH_3)_3)$films were deposited by the ALD technique using trimethylaluminum(TMA) and ozone to improve the quality of the AI$(CH_3)_3)$ films, since the $OH^-$ radicals existing in the AI$(CH_3)_3)$ films deposited using TMA and $H_2O$ degrade the physical and the dielectric properties of the AI$(CH_3)_3)$ film. The XPS analysis results indicate that the $OH^-$ radical concentration in the AI$(CH_3)_3)$film deposited using $O_3$is lower than that using $H_2O$. The etch rate of the AI$(CH_3)_3)$film deposited using $O_3$is also lower than that using $H_2O$, suggesting that the chemical inertness of the former is better than the latter. The MIS capacitor fabricated with the TiN conductor and the $Al_2$O$_3$dielectrics formed using $O_3$offers lower leakage current, better insulating property and smaller flat band voltage shift $({\Delta}V_{FB})$.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.9
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• pp.846-850
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• 2002

A PMN-PT-BT/Ag composite was prepared by surface modification with MgO sol with hoping to suppress silver's migration during sintering. The mixture of PbO, $N_2O_5,\;TiO_2\;with\;Mg(NO_3)_2$ instead of MgO was ball milled, the solvent was removed and then the dried powders were calcined at 950$^{\circ}C$/1h. The calcined powder were treated with 3.0 mol% $Ag_2O$ and 1.0 wt% MgO sol and calcined at 550$^{\circ}C$/1h. The dielectrics sintered at 1000$^{\circ}C$/4h under a flowing oxygen showed the density of 7.84g/$cm^3$, the room temperature dielectric constant of 18400, the dielectric loss of 2.4%, the specific resistivity of $0.24{\times}10^{12}{\Omega}{\cdot}cm$. It also showed the bending strength of $120.7{\pm}11.26$ MPa and the fracture toughness of $0.87{\pm}0.002\;MPam^{1/2}$ which were comparable to commercial PZT. The microstructure sonsisted of grains of ∼4${\mu}m$. SEM and SIMS analysis showed that Ag grew as ∼1${\mu}m$ and excess MgO as ∼0.5${\mu}m$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.363-364
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• 2005

LTCC(low temperature co-fired ceramics)용 glass/ceramic 복합체를 제조하기 위해 3종류 의 glass를 선정하고 filler로 $Al_2O_3$ 와 $TiO_2$를 사용하여 glass frit에 따른 소결 및 유전 특성에 대하여 조사하였다. Glass frit은 lead-borosilicate(PBS), zinc-borosilicate(ZBS), bismuth-borosilicate(BBS) glass 조성을 사용하였고 1100~$1400^{\circ}C$에서 melting시킨 후 quenching하여 frit화하였다. $Al_2O_3$와 $TiO_2$ filler에 10~50 vol%로 glass frit을 각각 혼합한 후 600~$950^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결한 결과 50 vol% glass frit 일 때 $900^{\circ}C$ 이하에서 소성이 가능하였다. 유전특성은 $900^{\circ}C$에서 $Al_2O_3$-50vol%PBS($\varepsilon_{r}$=8.8, $Q{\times}f_o$=4,900, $\tau_f$=-24), $Al_2O_3$-50vol% ZBS($\varepsilon_{r}$=5.7, $Q{\times}f_o$=17,800, $\tau_f$=-21), $Al_2O_3$-50vol%BBS($\varepsilon_{r}$=11.1, $Q{\times}f_o$= 2,080, $\tau_f$=-48), $TiO_2$-50vol%PBS($\varepsilon_{r}$=18.6, $Q{\times}f_o$=3,800, $\tau_f$=+135), $TiO_2$-50vol%ZBS($\varepsilon_{r}$=36.4, $Q{\times}f_o$= 7,500, $\tau_f$=+159), $TiO_2$-50vol%BBS($\varepsilon_{r}$=56.4, $Q{\times}f_o$=520, $\tau_f$=+119)을 나타내었다. 따라서 LTCC용 기판재료 및 마이크로파 유전체로 응용이 가능한 것으로 확인되었다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.1
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• pp.29-37
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• 1999

In this study, we have prepared PLT thin films having various La concentrations by using sol-gel method and studied on the effect of La concentration on the electrical properties of PLT thin films. As the La concentration increases from 5mol% to 28mol%, the dielectric constant at 10kHz increases from 428 to 761, while the loss tangent decreases from 0.063 to 0.024. Also, the leakage current density at 150kV/cm has a tendency to decrease from 6.96${\mu}A/cm^2$ to 0.79${\mu}A/cm^2$. In the result of hysteresis loops of PLT thin films, the remanent polariation and the coercive field decrease from 9.55${\mu}C/cm^2$ to 1.10${\mu}C/cm^2$ and from 46.4kV/cm to 13.7kV/cm, respectively. With the result of the fatigue test on the PLT thin films, we have found that the fatigue properties are improved remarkably as the La concentration increases from 5 mol% to 28mol%. In particular, the PLT28) has paraelectric phase and its charge storage clensity and leakage current density at 5V are 134fC/${\mu}cm^2$ and 1.01${\mu}A/cm^2$, respectively. The remanent polarization and coercive field of the PLT(10) film are 6.96${\mu}C/cm^2$ and 40.2kV/cm, respectively. After applying of $10^9$ square pulses with ${\pm}5V$, the remanent polarilzation of the PLT(10) film decreases about 20% from the initial state. In the results, we conclude that the 10mol% and the 28mol% La doped PLT thin films are very suitable for the capacitor dielectrics of new generation of DRAM and NVFRAM respecitively.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.45-47
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• 2002

반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2～7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10～15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.6
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• pp.1-6
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• 2011

A transparent oxide thin film transistors (Transparent Oxide-TFT) have been fabricated by RF magnetron sputtering at room temperature using amorphous indium zinc oxide (a-IZO) as both of active channel and source/drain, gate electrodes and co-sputtered $HfO_2-Al_2O_3$ (HfAIO) as gate dielectric. In spite of its high dielectric constant > 20), $HfO_2$ has some drawbacks including high leakage current and rough surface morphologies originated from small energy band gap (5.31eV) and microcrystalline structure. In this work, the incorporation of $Al_2O_3$ into $HfO_2$ was obtained by co-sputtering of $HfO_2$ and $Al_2O_3$ without any intentional substrate heating and its structural and electrical properties were investigated by x-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and spectroscopic ellipsometer (SE) analyses. The XRD studies confirmed that the microcrystalline structures of $HfO_2$ were transformed to amorphous structures of HfAIO. By AFM analysis, HfAIO films (0.490nm) were considerably smoother than $HfO_2$ films (2.979nm) due to their amorphous structure. The energy band gap ($E_g$) deduced by spectroscopic ellipsometer was increased from 5.17eV ($HfO_2$) to 5.42eV (HfAIO). The electrical performances of TFTs which are made of well-controlled active/electrode IZO materials and co-sputtered HfAIO dielectric material, exhibited a field effect mobility of more than $10cm^2/V{\cdot}s$, a threshold voltage of ~2 V, an $I_{on/off}$ ratio of > $10^5$, and a max on-current of > 2 mA.