고분자 주쇄(Main chain)의 소수성을 가지는 플루오르 그룹을 배제시킨 습도 민감성 폴리이미드를 합성 및 이미드화 하였고, 이를 이용한 초고참도 습도 센서를 제작 및 측정하였다. 사용된 폴리이미드는 다이아민계로 Oxydianyline(ODA)와 다이안하이드라이드계로 Pyromellitic dianhydried(PMDA)를 유기용매 Dimethyla cetamide(DMAc) 하에서 폴리이미드 전구체 (Polyamic acid)를 합성하였으며, 진공 및 승온 조건에서 유기용매를 제거하여 이미드화(Imidization) 반응을 진행시켜 제조하였다. 본 습도 센서는 정전용량형 고감도 습도 센서로 디자인되었으며 실리콘 웨이퍼상에서 일반적인 반도체 공정을 이용하여 구현하였다. 본 습도 센서는 센서 크기와 유효면적, 감습층의 두께를 주요 변수로 설정하였으며 이에 따른 습도 민감성 효과를 평가 및 분석하였다. 측정 결과 유효면적 70%, 감습층 두께 $1.1{\mu}m$ 로 제작된 습도 센서는 상대숨도$20%{\sim}90%$ 영역에서 캐패시턴스와 선형적 상관관계를 보여주고 있으며, 습도 민감도는 3.9 pF/%RH 클 얻을 수 있었다.
The memories with nano-particles are very attractive because they are promising candidates for low operating voltage, long retention time and fast program/erase speed. In recent, various nano-floating gate memories with metal-oxide nanocrystals embedded in organic and inorganic layers have been reported. Because of the carrier generation in semiconductor, induced photon pulse enhanced the program/erase speed of memory device. We studied photo-induced electrical properties of these metal-oxide nanocrystal memory devices. At first, 2~10-nm-thick Sn and In metals were deposited by using thermal evaporation onto Si wafer including a channel with $n^+$ poly-Si source/drain in which the length and width are 10 ${\mu}m$ each. Then, a poly-amic-acid (PAA) was spin coated on the deposited Sn film. The PAA precursor used in this study was prepared by dissolving biphenyl-tetracarboxylic dianhydride-phenylene diamine (BPDA-PDA) commercial polyamic acid in N-methyl-2-pyrrolidon (NMP). Then the samples were cured at 400$^{\circ}C$ for 1 hour in N atmosphere after drying at 135$^{\circ}C$ for 30 min through rapid thermal annealing. The deposition of aluminum layer with thickness of 200 nm was followed by using a thermal evaporator, and then the gate electrode was defined by photolithography and etching. The electrical properties were measured at room temperature using an HP4156a precision semiconductor parameter analyzer and an Agilent 81101A pulse generator. Also, the optical pulse for the study on photo-induced electrical properties was applied by Xeon lamp light source and a monochromator system.
Trimellitic anhydride chloride와 2,7-dihydroxynaphthalene을 이용하여 2,7-dihydroxynaphthalene bis(trimellitate anhydride) (2,7-TA)의 무수물 단량체를 합성하였다. 합성된 2,7-TA와 p-xylylenediamine 및 2,2'-bis(trifluoromethyl) benzidine(TFB)을 다양한 몰 비로 반응하여 얻은 폴리아믹산(polyamic acid, PAA)을 유리판에서 열처리하여 에스터기를 가지는 폴리이미드 공중합체(copolyimide, Co-PI)를 합성하였다. 합성된 Co-PI는 TFB의 몰 비 조성에 따라 열적 성질, 가스 투과도, 및 광학 성질 등을 조사하였다. 용액 캐스팅으로 합성된 Co-PI 필름은 유연하고 질긴 성질을 보였다. Co-PI 필름은 모두 투명하였으며, 각 필름의 cut-off wavelength은 370~395 nm이었고, 노란색 지수는 3.55~7.63의 비교적 낮은 값을 보여주었다. Co-PI 필름의 열적 성질들은 TFB의 몰 비가 증가할수록 증가하였지만, 산소 차단성과 광학 투명성에서는 반대의 결과를 보여주었다.
Trimellitic anhydride chloride와 hydroquinone을 이용하여 hydroquinone bis(trimellitate anhydride)(HQ-TA)를 합성하였다. 합성된 HQ-TA와 6가지의 다양한 디아민들을 사용하여 전구체 polyamic acid(PAA)를 합성한 후, 열적-및 화학적-이미드화 반응을 거쳐 에스터 그룹을 가지는 폴리이미드(polyimide, PI) 필름을 합성하였다. PI 합성은 구조적으로 다양한 방향족 디아민을 사용하였다. 각 디아민 구조에 따른 유리전이온도($T_g$)는 167-$215^{\circ}C$를 보였고, 초기분해온도(${T_D}^i$)는 $364-451^{\circ}C$를 나타내었다. 가장 향상된 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)와 가스차단성은 TFB(3.23 $ppm/^{\circ}C$)와 4,4-ODA(< $10^{-2}cc/m^2/day$) 단량체를 각각 사용하였을 때 보였다. PI 필름의 투과도는 500 nm에서 65-89%를 보였으며, 노란색 정도를 나타내는 황색지수(yellow index, YI)는 3.01-69.52를 보였다.
Kim, Eun-Kyu;Lee, Dong-Uk;Kim, Seon-Pil;Lee, Tae-Hee;Koo, Hyun-Mo;Shin, Jin-Wook;Cho, Won-Ju;Kim, Young-Ho
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제8권1호
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pp.21-26
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2008
We fabricated nano-particles of ZnO, $In_2O_3$ and $SnO_2$ by using the chemical reaction between metal thin films and polyamic acid. The average size and density of these ZnO, $In_2O_3$ and $SnO_2$ nano-particles was approximately 10, 7, and 15 nm, and $2{\times}10^{11},\;6{\times}10^{11},\;2.4{\times}10^{11}cm^{-2}$, respectively. Then, we fabricated nano-floating gate memory (NFGM) devices with ZnO and $In_2O_3$ nano-particles embedded in the devices' polyimide dielectrics and silicon dioxide layers as control and tunnel oxides, respectively. We measured the current-voltage characteristics, endurance properties and retention times of the memory devices using a semiconductor parameter analyzer. In the $In_2O_3$ NFGM, the threshold voltage shift (${\Delta}V_T$) was approximately 5 V at the initial state of programming and erasing operations. However, the memory window rapidly decreased after 1000 s from 5 to 1.5 V. The ${\Delta}V_T$ of the NFGM containing ZnO was approximately 2 V at the initial state, but the memory window decreased after 1000 s from 2 to 0.4 V. These results mean that metal-oxide nano-particles have feasibility to apply NFGM devices.
상분리 방법으로 비대칭 폴리에테르이미드막을 제조하였고, 수산화나트륨 수용액으로 막의 표면층을 개질 했을 때의 몰폴로지 변화를 반응기간과 반응용액 농도에 대하여 살려보았다. 표면층 몰폴로지는 개질 용액의 농도가 증가함에 따라 치밀한 구조에서 둥근 입자상의 형태로 변화되었고, 개질 시간이 증가될수록 치밀 영역이 증가되었다. 그러나 반응 농도가 아주 높거나 장시간 개질을 하면 비대칭 폴리에테르이미드막의 표면에서 치밀 구조층이 없어지는 결과를 나타냈다. 결과적으로, 표면의 몰폴로지는 개질 용액의 농도와 시간에 따라 크게 좌우됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 폴리에테르이미드가 수산화나트륨에 의해서 폴리아믹산으로 가수분해되면서 나타나는 현상으로 추측되었다.
This paper describes the thermally stimulated current(TSC) of PAAS spin coated film and the electrical properties of pre TSC measurement and after TSC test specimens. The TSC measurement were performed from room temperature to about $280^{\circ}C$ and the temperature was increased by $5^{\circ}C/min$ automatically. It shows that two peaks of TSC are observed at about $50^{\circ}C$ and about $160^{\circ}C$. Result of this measurement indicate that one peak; $50^{\circ}C$ is from alkyl group; other peak at $160^{\circ}C$ is due to alkyl and C-O group of PAAS. Addition to larger peak at about $160^{\circ}C$ is due to dipolemoment of PAAS film. This result is proved by DSC measurement of PAAS film. The electrical properties of pre and after TSC were measured by currant-voltage(l-V) characteristics. The current-voltage characteristics after TSC specimens are increased the conductivity. The electrical properties of pre-after TSC measurement specimen is in the middle of imidization of PAAS. Because of this result a thermal imidization was performed at $300^{\circ}C$ for 1 hour.
The N $O_{2}$ gas-detection characteristics were investigated using the functional organic Langmuir-Blodgett (LB) films of Copper-tetra-tert-butylphthalocyanine (CuTBP), Dilithium phthalocyanine (Li$_{2}$Pc), N-docosylpyridinium TCNQ(C$_{22}$Py(TCNQ)), Polyamic acid alkylamine salts (PAAS). The optimum conditions for a film deposition were obtained through a study of .pi.-.ALPHA. isotherms and the deposited film status was confirmed by electrical and optical methods such as UV/visible absortion spectra, thickness measurements by ellipsometry, and electrical capacitances. A response of the LB films to the N $O_{2}$ gas was measured by a change of the electrical conductivities when the film is exposed to the gases. The CuTBP LB film shows the biggest change of the electrical conductivities when it is exposed to the N $O_{2}$ gases. And the order of gas-detection performance is the following;Li$_{2}$Pc, $C_{22}$Py(TCNQ), and PAAS LB films. Especially, the CuTBP and Li$_{2}$Pc LB films not only show the bigger change in the electircal conductivities when exposed to the gas, but return to the original state when the gas is desorbed.d.
The device scale of flash memory was confronted with quantum mechanical limitation. The next generation memory device will be required a break-through for the device scaling problem. Especially, graphene is one of important materials to overcome scaling and operation problem for the memory device, because ofthe high carrier mobility, the mechanicalflexibility, the one atomic layer thick and versatile chemistry. We demonstrate the hybrid memory consisted with the metal-oxide quantum dots and the mono-layered graphene which was transferred to $SiO_2$ (5 nm)/Si substrate. The 5-nm thick secondary $SiO_2$ layer was deposited on the mono-layered graphene by using ultra-high vacuum sputtering system which base pressure is about $1{\times}10^{-10}$ Torr. The $In_2O_3$ quantum dots were distributed on the secondary $SiO_2$2 layer after chemical reaction between deposited In layer and polyamic acid layer through soft baking at $125^{\circ}C$ for 30 min and curing process at $400^{\circ}C$ for 1 hr by using the furnace in $N_2$ ambient. The memory devices with the $In_2O_3$ quantum dots on graphene monolayer between $SiO_2$ thin films have demonstrated and evaluated for the application of next generation nonvolatile memory device. We will discuss the electrical properties to understating memory effect related with quantum mechanical transport between the $In_2O_3$ quantum dots and the Fermi level of graphene layer.
리튬이차전지 실리콘 전극에 활용하기 위해, 유기용매에 용해성이 있는 폴리이미드(Polyimide, PI) 고분자 바인더를 두 단계 반응을 이용해 합성하였다. 두 가지 단량체(Bicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic Dianhydride (BCDA)와 4,4-oxydianiline (ODA))의 개환 반응 및 축합 반응을 통해 PI 고분자 바인더를 합성하였다. 합성된 PI 고분자 바인더를 이용해 실리콘(silicon, Si) 음극 전극을 제조하였다. 또한 비교군으로써, Polyvinylidene Fluoride (PVDF)을 고분자 바인더로 사용하는 동일 조성을 가진 실리콘 전극을 제조하였다. PI 바인더를 사용한 Si 전극($2167mAh\;g^{-1}$)의 초기 쿨롱 효율은 기존 PVDF 바인더 조성의 Si 전극($1,740mAh\;g^{-1}$)과 유사했지만, 방전용량은 크게 개선되었다. 특히 수명 특성에서는 PI 바인더를 사용한 Si 전극이 우수한 특성을 나타내었는데, 이는 PI 바인더를 사용한 Si 전극접착력($0.217kN\;m^{-1}$)의 전극 접착력이 PVDF를 사용한 Si 전극($0.185kN\;m^{-1}$)보다 높아, 실리콘 부피팽창에 의한 전극 구조 열화가 적절히 제어되었기 때문이라고 판단된다. Si 전극 내의 접착력은 surface and interfacial cutting analysis system (SAICAS) 장비를 통해 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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