• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.103-103
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• 1999

CeO2 는 cubic 구조의 일종인 CeF2 구조를 가지며 격자 상수가 0.541nm로 Si의 격자 상수 0.543nm와 거의 비슷하여 Si과의 부정합도가 0.35%에 불과하여 CeO2를 Si 기판 위에 에피택셜하게 성장시킬 수 있는 가능성이 크다. 따라서 SOI(Silicon-On-Insulator) 구조의 실현을 위하여 Si 기판위에 CeO2를 에피택셜하게 성장시키려는 많은 노력이 있었다. 또한 CeO2 는 열 적으로 대단히 안정된 물질로서 금속/강유전체/반도체 전계효과 트랜지스터(MFSFET : metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor)에서 ferroelectric 박막과 Si 기판사이에 완충층으로 사용되어 강유전체의 구성 원자와 Si 원자들간의 상호 확산을 방지함으로써 경계면의 특성을 향상시기키 위해 사용된다. e-beam evaporation와 laser ablation에 의한 Si 기판 위의 CeO2 격자 성장에 관한 많은 보고서가 있다. 이 방법들은 대규모 생산 공정에서 사용하기 어려운 반면 RF-magnetron sputtering은 대규모 반도체 공정에 널리 쓰인다. Sputtering에 의한 Si 기판위의 CeO2 막의 성장에 관한 보고서의 수는 매우 적다. 이 논문에서는 Ce target을 사용한 reactive rf-magnetron sputtering에 의해 Si(100) 과 Si(111) 기판위에 성장된 CeO2 의 구조 및 전기적 특성을 보고하고자 한다. 주요한 증착 변수인 증착 power와 증착온도, Seed Layer Time이 성장막의 결정성에 미치는 영향을 XRD(X-Ray Diffractometry) 분석과 TED(Transmission Electron Diffration) 분석에 의해 연구하였고 CeO2 /Si 구조의 C-V(capacitance-voltage)특성을 분석함으로써 증차된 CeO2 막과 실리콘 기판과의 계면 특성을 연구하였다. CeO2 와 Si 사이의 계면을 TEM 측정에 의해 분석하였고, Ce와 O의 화학적 조성비를 RBS에 의해 측정하였다. Si(100) 기판위에 증착된 CeO2 는 $600^{\circ}C$ 낮은 증착률에서 seed layer를 하지 않은 조건에서 CeO2 (200) 방향으로 우선 성장하였으며, Si(111) 기판 위의 CeO2 박막은 40$0^{\circ}C$ 높은 증착률에서 seed layer를 2분이상 한 조건에서 CeO2 (111) 방향으로 우선 성장하였다. TEM 분석에서 CeO2 와 Si 기판사이에서 계면에서 얇은 SiO2층이 형성되었으며, TED 분석은 Si(100) 과 Si(111) 위에 증착한 CeO2 박막이 각각 우선 방향성을 가진 다결정임을 보여주었다. C-V 곡선에서 나타난 Hysteresis는 CeO2 박막과 Si 사이의 결함때문이라고 사료된다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.19 no.4
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• pp.328-335
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• 2010

We have designed and fabricated an active pixel sensor(APS) using an optimized n-well/gate-tied p-channel metal oxide semiconductor field effect transistor(PMOSFET)-type photodetector with a built-in transfer gate. This photodetector has a floating gate connected to n-well and a built-in transfer gate. The photodetector has been optimized by changing the length of the transfer gate. The APS has been fabricated using a 0.35 ${\mu}m$ standard complementary metal oxide semiconductor(CMOS) process. It was confirmed that the proposed APS has a wider dynamic range than the APS using the previously proposed photodetector and a higher sensitivity than the conventional APS using a p-n junction photodiode.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.19 no.4
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• pp.306-312
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• 2010

We have detected deoxynivalenol(DON) using a metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor(MOSFET)-based biosensor. The MOSFET-based biosensor is fabricated by a standard complementary metal-oxide-semiconductor(CMOS) process, and the biosensor's electrical characteristics were investigated. The output of the sensor was stabilized by employing a reference electrode that applies a fixed bias to the gate. Au which has a chemical affinity for thiol was used as the gate metal to immobilize a self-assembled monolayer(SAM) made of 16-mercaptohexadecanoic acid(MHDA). The SAM was used to immobilize anti-deoxynivalenol antibody. The carboxyl group of the SAM was bound to the anti- deoxynivalenol antibody. Anti-deoxynivalenol antibody and deoxynivalenol were bound by an antigen-antibody reaction. In this study, it is confirmed that the MOSFET-based biosensor can detect deoxynivalenol at concentrations as low as 0.1 ${\mu}g$/ml. The measurements were performed in phosphate buffered saline(PBS; pH 7.4) solution. To verify the interaction among the SAM, antibody, and antigen, surface plasmon resonance(SPR) measurements were performed.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.11 no.12
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• pp.1122-1127
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• 1998

Group II-AF_2$films such as $CaF_2$, $SrF_2$, and $BaF_2$ have been commonly used many practical applications such as silicon on insulatro(SOI), three-dimensional integrated circuits, buffer layers, and gate dielectrics in filed effect transistor. This paper presents electrical and structural properties of fluoride films as a gate dielectric layer. Conventional gate dielectric materials of TFTs like oxide group exhibited problems on high interface trap charge density($D_it$), and interface state incorporation with O-H bond created by mobile hydrogen and oxygen atoms. To overcome such problems in conventional gate insulators, we have investigated $CaF_2$ films on Si substrates. Fluoride films were deposited using a high vacuum evaporation method on the Si and glass substrate. $CaF_2$ films were preferentially grown in (200) plane direction at room temperature. We were able to achieve a minimum lattice mismatch of 0.74% between Si and $CaF_2$ films. Average roughness of $CaF_2$ films was decreased from 54.1 ${\AA}$ to 8.40 ${\AA}$ as temperature increased form RT and $300^{\circ}C$. Well fabricated MIM device showed breakdown electric field of 1.27 MV/cm and low leakage current of $10^{-10}$ A/$cm^2$. Interface trap charge density between $CaF_2$ film and Si substrate was as low as $1.8{\times}10^{11}cm^{-2}eV^{-1}$.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.7
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• pp.1489-1496
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• 2009

Amorphous indium-gallium-zinc-oxide thin-film-transistors (TFTs) were modeled successfully. Dependence of TFT characteristics on structure, thickness, and equilibrium electron-density of the active layer was studied. For mono-active-layer TFTs, a thinner active layer had higher field-effect mobility. Threshold voltage showed the smallest absolute value for the 20 nm active-layer. Subthreshold swing showed almost no dependence on active-layer thickness. For the double-active-layer case, better switching performances were obtained for TFTs with bottom active layers with higher equilibrium electron density. TFTs with thinner active layers had higher mobility. Threshold voltage shifted in the minus direction as a function of the increase in the thickness of the layer with higher equilibrium electron-density. Subthreshold swing showed almost no dependence on active-layer structure. These data will be useful in optimizing the structure, the thickness, and the doping ratio of the active layers of oxide-semiconductor TFTs.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1263-1264
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• 2007

자계 유도 고상결정화(FESPC)를 이용하여 제작한 다결정실리콘(poly-Si) 박막 트랜지스터(TFT)는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(a-Si:H TFT)보다 뛰어난 전기적 특성과 우수한 안정성을 지닌다. $V_{DS}$ = -0.1 V에서 채널 폭과 길이가 각각 $5\;{\mu}m$, $7\;{\mu}m$인 P형 TFT의 이동도(${\mu}$)와 문턱 전압($V_{TH}$)은 각각 $31.98\;cm^2$/Vs, -6.14 V 이다. FESPC TFT는 일반 poly-Si TFT에 비해 채널 내 결정 경계 숫자가 많아서 상대적으로 열악한 특성을 가진다. 채널 길이 $5\;{\mu}m$인 TFT의 $V_{TH}$는 채널 길이 $18\;{\mu}m$ 소자의 $V_{TH}$보다 1.36V 작지만, 일반적으로 큰 값이다. 이 현상은 채널에 다수의 결정 경계가 존재하고, 수평 전계가 크기 때문이다. 수평 전계가 증가하면, 결정 경계의 전위 장벽 높이가 감소하게 되는데, 이는 DIGBL 효과이다. ${\mu}$의 증가에 따라서, 드레인 전류가 증가하고 $V_{TH}$은 감소한다. 활성화 에너지($E_a$)는 드레인 전압과 결정 경계의 수에 따라 변하는데, 드레인 전압이 크거나 결정 경계의 수가 감소하면 $E_a$는 감소한다. $E_a$가 감소하면 $V_{TH}$가 감소한다. 유리기판 위의 FESPC를 이용한 P형 poly-Si TFT의 $V_{TH}$는 채널의 길이와 $V_{DS}$에 영향을 받는다. 증가한 수평 전계가 결정 경계에서 에너지 장벽을 낮추는 효과를 일으키기 때문이다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.12 no.6
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• pp.262-266
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• 2011

A simulation study of a current-mode direct current (DC)-DC boost converter is presented in this paper. This converter, with a fully-integrated power module, is implemented by using bipolar complementary metal-oxide semiconductor (BiCMOS) technology. The current-sensing circuit has an op-amp to achieve high accuracy. With the sense metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) in the current sensor, the sensed inductor current with the internal ramp signal can be used for feedback control. In addition, BiCMOS technology is applied to the converter, for accurate current sensing and low power consumption. The DC-DC converter is designed with a standard 0.35 ${\mu}m$ BiCMOS process. The off-chip inductor-capacitor (LC) filter is operated with an inductance of 1 mH and a capacitance of 12.5 nF. Simulation results show the high performance of the current-sensing circuit and the validity of the BiCMOS converter. The output voltage is found to be 4.1 V with a ripple ratio of 1.5% at the duty ratio of 0.3. The sensing current is measured to be within 1 mA and follows to fit the order of the aspect ratio, between sensing and power FET.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.67-67
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• 2000

CeO2는 cubic 구조의 일종인 CaR2 구조를 가지고 있으며 격자상수가 Si의 격장상수와 매우 비슷하여 Si 기판위에 에피텍셜하게 성장할 수 있는 가능성이 매우 크다. 따라서 SOI(silicon-on-insulator)구조의 실현을 위하여 Si 기판위에 CeO2 박막을 에피텍셜하게 성장시키려는 많은 노력이 있어왔다. 또한 metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor)에서 ferroelectric 박막과 Si 기판사이의 완충층으로 사용된다. 이러한 CeO2의 응용을 위해서는 Si 기판 위에 성장된 CeO2 박막의 방위성 및 CeO2/Si 구조의 전기적 특성을 알아보는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 Si(100) 기판위에 CeO2(200)방향으로 성장하는 박막과 EcO2(111) 방향으로 성장하는 박막을 rf magnetron sputtering 방법으로 증착하여 각각의 구조적, 전기적 특성을 분석하였다. RCA 방법으로 세정한 P-type Si(100)기판위에 Ce target과 O2를 사용하여 CeO2(200) 및 CeO2(111)박막을 증착하였다. 증착후 RTA(rapid thermal annealing)방법으로 95$0^{\circ}C$, O2 분위기에서 5분간 열처리를 하였다 이렇게 제작된 CeO2 박막의 구조적 특성을 XRD(x-ray diffraction)방법으로 분석하였고, Al/CeO2/Si의 MIS(metal-insulator-semiconductor)구조를 제작하여 C-V (capacitance-voltage), I-V (current-voltage) 특성을 분석하였으며 TEM(transmission electron microscopy)으로 증착된 CeO2막과 Si 기판과의 계면 특성을 연구하였다. C-V특성에 있어서 CeO2(111)/Si은 CeO2(111)의 두께가 증가함에 따라 hysteresis windows가 증가한 방면 CeO2(200)/Si은 hysteresis windows가 아주 작을뿐만 아니라 CeO2(200)의 두께가 증가하더라도 hysteresis windos가 증가하지 않았다. CeO2(111)/Si과 CeO2(200)/Si의 C-V 특성의 차이는 CeO2(111)과 CeO2(200)이 Si 기판에 의해 받은 stress의 차이와 이에 따른 defect형성의 차이에 의한 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.180-180
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• 2010

Thin film transistors (TFTs) based on oxide semiconductors have emerged as a promising technology, particularly for active-matrix TFT-based backplanes. Currently, an amorphous oxide semiconductor, such as InGaZnO, has been adopted as the channel layer due to its higher electron mobility. However, accurate and repeatable control of this complex material in mass production is not easy. Therefore, simpler polycrystalline materials, such as ZnO and $SnO_2$, remain possible candidates as the channel layer. Inparticular, ZnO-based TFTs have attracted considerable attention, because of their superior properties that include wide bandgap (3.37eV), transparency, and high field effect mobility when compared with conventional amorphous silicon and polycrystalline silicon TFTs. There are some technical challenges to overcome to achieve manufacturability of ZnO-based TFTs. One of the problems, the stability of ZnO-based TFTs, is as yet unsolved since ZnO-based TFTs usually contain defects in the ZnO channel layer and deep level defects in the channel/dielectric interface that cause problems in device operation. The quality of the interface between the channel and dielectric plays a crucial role in transistor performance, and several insulators have been reported that reduce the number of defects in the channel and the interfacial charge trap defects. Additionally, ZnO TFTs using a high quality interface fabricated by a two step atomic layer deposition (ALD) process showed improvement in device performance In this study, we report the fabrication of high performance ZnO TFTs with a $Si_3N_4$ gate insulator treated using plasma. The interface treatment using electron cyclotron resonance (ECR) $O_2$ plasma improves the interface quality by lowering the interface trap density. This process can be easily adapted for industrial applications because the device structure and fabrication process in this paper are compatible with those of a-Si TFTs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.162-162
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• 2010

InAs 는 광전자 및 광통신 소자에 널리 이용되는 $In_xGa_{1-x}As_yP_{1-y}$ 화합물의 endpoint 로서, Heterojunction Field-Effect Transistors (HEMTs), Heterojunction Bipolar Transistor (HBT) 등에 중요하게 이용되고, 다양한 소자의 기판으로도 폭넓게 사용되는 물질이다. InAs 의 반도체 소자로의 응용을 위해서는 정확한 광 특성과 밴드갭 값들이 필수적이며, 분광타원편광분석법(ellipsometry) 을 이용한 상온 InAs 유전율 함수는 이미 정확히 알려져 있다. 그러나 상온에서는 $E_2$ 전이점 영역에서 여러 개의 밴드갭들이 중첩되어 있어, 밴드구조계산 등에 필수적인 InAs의 전이점을 정확히 정의하기 어렵다. 또한, 현재의 산업계에서 중요하게 여겨지는 실시간 모니터링을 위해서는 증착온도에서의 유전율 함수 데이터베이스가 필수적이다. 이와 같은 필요성에 의해, 22 K - 700 K 의 온도범위에서 InAs 의 유전율 함수와 밴드갭 에너지에 대한 연구를 수행하였다. InAs bulk 기판을 methanol, acetone, DI water 등으로 세척 한 뒤, 저온 cryostat 에 부착하였다. 분광타원분석법은 표면의 오염에 매우 민감하기 때문에, 저온에서의 응결 방지를 위해 고 진공도를 유지하며, 액체 헬륨으로 냉각하였다. 0.7 - 6.5 eV 에너지 영역에서 측정이 가능한 분광타원편광분석기로 측정한 결과, 온도가 증가함에 따라 열팽창과 phonon-electron 상호작용효과의 증가에 의해, 밴드갭 에너지 값의 적색 천이와 밴드갭들의 중첩을 관찰 할 수 있었다. 정확한 밴드갭 에너지 값의 분석을 위하여 2계 미분을 통한 표준 밴드갭 해석법을 적용하였으며, 22 K 의 저온에서는 $E_2$ 전이점 영역에서 중첩된 여러 개의 밴드갭들을 분리 할 수 있었다. 또한 고온에서의 연구를 통해, 실시간 분석을 위한 InAs 유전함수의 데이터베이스를 확립하였다. 본 연구의 결과는 InAs 를 기반으로 한 광전자 소자의 개발 및 적용분야와 밴드갭 엔지니어링 분야에 많은 도움이 될 것으로 예상한다.