• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.100-100
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• 2011

2004년 일본의 Hosono 그룹에 의해 처음 발표된 이래로, amorphous gallium-indium-zinc oxide (a-GIZO) thin film transistors (TFTs)는 높은 이동도와 뛰어난 전기적, 광학적 특성에 의해 큰 주목을 받고 있다. 또한 넓은 밴드갭을 가지므로 가시광 영역에서 투명한 특성을 보이고, 플라스틱 기판 위에서 구부러지는 성질에 의해 플랫 패널 디스플레이나 능동 유기 발광 소자(AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용될 뿐만 아니라, 일반적인 Poly-Si TFT에 비해 백플레인의 대면적화에 유리하다는 장점이 있다. 최근에는 Y2O3나 ZrO2 등의 high-k 물질을 gate insulator로 이용하여 높은 캐패시턴스를 유지함과 동시에 낮은 구동 전압과 빠른 스위칭 특성을 가지는 a-GIZO TFT의 연구 결과가 보고되었다. 하지만 투명 디스플레이 소자 제작을 위해 플라스틱이나 유리 기판을 사용할 경우, 기판 특성상 공정 온도에 제약이 따르고(약 $300^{\circ}C$ 이하), 이를 극복하기 위한 부가적인 기술이 필수적이다. 본 연구에서는 p-type Si을 back gate로 하는 Inverted-staggered 구조의 a-GIZO TFT소자를 제작 하였다. p-type Si (100) 기판위에 RF magnetron sputtering을 이용하여 Gate insulator를 증착하고, 같은 방법으로 채널층인 a-GIZO를 70 nm 증착하였다. a-GIZO를 증착하기 위한 sputtering 조건으로는 100W의 RF power와 6 mTorr의 working pressure, 30 sccm Ar 분위기에서 증착하였다. 소스/드레인 전극은 e-beam evaporation을 이용하여 Al을 150 nm 증착하였다. 채널 폭은 80 um 이고, 채널 길이는 각각 20 um, 10 um, 5 um, 2 um이다. 마지막으로 Furnace를 이용하여 N2 분위기에서 $500^{\circ}C$로 30분간 후속 열처리를 실시한 후에, 전기적 특성을 분석하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.60.2-60.2
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• 2012

기술의 발전이 비약적으로 성장하면서, 소비자의 요구는 빠르게 변하고 있다. 전자 소자를 응용한 제품 시장은 매해를 거듭할 수록 빠른 속도로 성능을 향상시키고 있다. 이에 따라 디스플레이 시장에서 가장 큰 관심은 작은 화면에서도 높은 해상도를 요구하고, 수광형의 구동방식이 아닌 능동형 구동방식을 갖는 AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitted Diode)를 선호하고 있으며, 빠른 응답속도 기반을 갖는 표시소자를 요구하고 있다. 제품 생산자들의 고민은 기존의 비정질 실리콘 기반의 LCD (Liquid crystal display) 구동소자와 공정을 이용하여 소비자의 욕구에 접근하기가 점점 어려워지고 있다. 최근 이러한 문제점을 해결하고자 하는 노력들중에서 산화물 반도체 재료와 이를 이용한 박막 트랜지스터 개발이 큰 관심을 갖고 있다. 최근 InGaZnO 산화물 반도체 재료는 기존의 비정질 실리콘 반도체 재료 보다 높은 전계 이동도(> $10cm^2/V.s$)를 보이고 있으며, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 구조에서 산화물 반도체 재료의 대체만으로 효과가 보일 수 있어서 큰 연구가 진행되어져 왔다. 하지만, InGaZnO 산화물 박막 트랜지스터에 대한 소자를 AMOLED에 적용할 때, 기존의 LTPS (low temperature poly-slicon)에서는 발견되지 않았던 소자의 전계신뢰성과 이동도 한계가 문제로 제기되었다. 또한, Indium이라는 희소원소의 사용은 향후 공정 단가와 희소 물질에 대한 위협등에 의하여 새로운 산화물 반도체 재료에 대한 요구와 관심이 발생하고 있다. 본 발표에서는 기존의 산화물 반도체 재료에 대한 차세대 디스플레이인 AMOLED와 유연 디스플레이에 대한 응용 가능성을 발표할 예정이다. 또한 산화물 반도체 재료의 신뢰성 문제에 대한 해결방법으로 신규 산화물 반도체 재료에 대한 연구 방향과 indium-free 계열을 이용한 저원가 산화물 반도체 연구에 대하여 소개할 예정이다. 앞으로 산화물 반도체 재료에 대한 연구와 응용은 기존의 실리콘 반도체 틀을 벗어난 새로운 응용분야를 열어줄 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 그 기대에 대한 몇가지 예를 통하여 재료와 소자의 응용 가능성을 논의할 예정이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제24권1호
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• pp.54-60
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• 2007

이 논문에서는 게이트 절연막 위에 vapor deposition polymerization(VDP)방법을 사용하여 성막한 유기 점착층을 진공 열증착하여 유기 박막 트랜지스터(OTFTs)소자를 제작할 수 있음을 증명하였다. 우리가 제작한 Staggered-inverted top-contact 구조를 사용한 유기 박막 트랜지스터는 전기적 output 특성이 포화 영역안에서는 포화곡선을, triode 영역에서는 비선형적인 subthreshold를 확실히 볼 수 있음을 발견했다. $0.2{\mu}m$ 두께를 가진 게이트 절연막위에 유기 점착층을 사용한 OTFTs의 장 효과 정공의 이동도와 문턱전압, 그리고 절멸비는 각각, 약 0.4cm2/Vs, -0.8V, 106 이 측정되었다. 게이트 절연막의 점착층으로써 폴리이미드의 성막을 위해, 스핀코팅 방법 대신 VDP 방법을 도입하였다. 폴리이미드 고분자막은 2,2bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane dianhydride(6FDA)와 4,4'-oxydianiline(ODA)을 고진공에서 동시에 열 증착 시킨 후, 그리고 $150^{\circ}C$에서 1시간, 다시 $200^{\circ}C$에서 1시간 열처리하여 고분자화된 막을 형성하였다. 그리고 점착층이 OTFTs의 전기적 특성에 주는 영향을 설명하기 위해 비교 연구하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권11호
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• pp.3810-3816
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• 2012

Here we report our recent result of a new semiconductor material, which has an asymmetric structure. The synthesized molecules consist of anthracene and thiophene connected by bridged ethylene and substituted with hexyl or dodecyl groups as pendants. The semiconductors were synthesized using a McMurry coupling reaction between anthracene-2-carbaldehyde and corresponding 5-hexyl(or dodecyl)thiophene-2-carbaldehyde. A first investigation of synthesized asymmetry AVHT (9a) and AVDT (9b) for the physical properties showed that they have high oxidation potential and thermal stability. The devices prepared by using AVHT (9a) and AVDT (9b) showed the mobility of $2.6{\times}10^{-2}cm^2/Vs$ and $4.4{\times}10^{-3}cm^2/Vs$, respectively, in solution processed OTFTs.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.816-820
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• 2013

We investigated the characteristics of the silicon oxy-nitride and nitride films grown by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) at the low temperature with a varying $NH_3/N_2O$ mixing ratio and a fixed $SiH_4$ flow rate. The deposition temperature was held at $150^{\circ}C$ which was the temperature compatible with the plastic substrate. The composition and bonding structure of the nitride films were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Nitrogen richness was confirmed with increasing optical band gap and increasing dielectric constant with the higher $NH_3$ fraction. The leakage current density of the nitride films with a high NH3 fraction decreased from $8{\times}10^{-9}$ to $9{\times}10^{-11}(A/cm^2$ at 1.5 MV/cm). This results showed that the films had improved electrical properties and could be acceptable as a gate insulator for thin film transistors by deposited with variable $NH_3/N_2O$ mixing ratio.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2009년도 9th International Meeting on Information Display
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• pp.330-332
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• 2009

Highly stable bottom gate thin film transistors(TFTs) with a zinc indium tin oxide(Zn-In-Sn-O:ZITO) channel layer have been fabricated by rf-magnetron co-sputtering using a indium tin oxide(ITO:90/10), a tin oxide and a zinc oxide targets. The ZITO TFT (W/L=$40{\mu}m/20{\mu}m$) has a mobility of 24.6 $cm^2$/V.s, a subthreshold swing of 0.12V/dec., a turn-on voltage of -0.4V and an on/off ratio of >$10^9$. When gate field of $1.8{\times}10^5$ V/cm was applied with source-drain current of $3{\mu}A$ at $60^{\circ}C$, the threshold voltage shift was ~0.18 V after 135 hours. We fabricated AM-OLED driven by highly stable bottom gate Zn-In-Sn-O TFT array.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.1013-1019
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• 2007

[ $150^{\circ}C$ ]의 저온에서 플라즈마 화학기상증착 (PECVD) 방법으로 비정질 규소 및 질화규소 박막을 성막 하였다. 비정질 질화규소 박막은 소스 가스의 수소 분율을 증가시킴에 따라 굴절률이 1.9에 접근하고 질소-수소 결합이 주도적이 되어 고온성막한 박막에 버금가는 특성을 보였다. 비정질 규소 박막은 소스 가스의 수소 분율을 높임에 따라 굴절률과 광학적 금지대역의 크기가 고온 성막된 박막의 값인 4.2와 1.8 eV에 근접한 값을 가지게 되었으며, $[Si-H]/([Si-H]+[Si-H_2])$의 값이 증가하여 양질의 박막특성을 얻을 수 있었다. RF 전력 및 증착 압력에 대해서 낮은 전력과 작은 압력에서 양질의 박막을 얻을 수 있었으며, 박막 특성은 RF 전력 보다는 증착 압력의 변화에 대해서 좀더 큰 의존성을 보였다. 박막트랜지스터 제작에 적용 가능한 양질의 비정질 규소 및 질화규소 박막을 저온에서 얻기 위해서는 소스 가스의 수소 분율을 높게 하는 것이 중요한 공통 인자로 파악되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.281-285
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• 2020

Oxide semiconductor devices have become increasingly important because of their high mobility and good uniformity. The channel length of oxide semiconductor thin film transistors (TFTs) also shrinks as the display resolution increases. It is well known that reducing the channel length of a TFT is detrimental to the current saturation because of drain-induced barrier lowering, as well as the movement of the pinch-off point. In an organic light-emitting diode (OLED), the lack of current saturation in the driving TFT creates a major problem in the control of OLED current. To obtain improved current saturation in short channels, we fabricated indium gallium zinc oxide (IGZO) TFTs with single gate and double gate structures, and evaluated the electrical characteristics of both devices. For the double gate structure, we connected the bottom gate electrode to the source electrode, so that the electric potential of the bottom gate was fixed to that of the source. We denote the double gate structure with the bottom gate fixed at the source potential as the BGFP (bottom gate with fixed potential) structure. For the BGFP TFT, the current saturation, as determined by the output characteristics, is better than that of the conventional single gate TFT. This is because the change in the source side potential barrier by the drain field has been suppressed.

• 한국재료학회지
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• 제19권1호
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• pp.33-36
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• 2009

Inorganic-organic composite thin-film-transistors (TFTs) of ZnO nanowire/Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) were investigated by changing the nanowire densities inside the composites. Crystalline ZnO nanowires were synthesized via an aqueous solution method at a low temperature, and the nanowire densities inside the composites were controlled by changing the ultrasonifiaction time. The channel layers were prepared with composites by spin-coating at 2000 rpm, which was followed by annealing in a vacuum at $100^{\circ}C$ for 10 hours. Au/inorganic-organic composite layer/$SiO_2$ structures were fabricated and the mobility, $I_{on}/I_{off}$ ratio, and threshold voltage were then measured to analyze the electrical characteristics of the channel layer. Compared with a P3HT TFT, the electrical properties of TFT were found to be improved after increasing the nanowire density inside the composites. The mobility of the P3HT TFT was approximately $10^{-4}cm^2/V{\cdot}s$. However, the mobility of the ZnO nanowire/P3HT composite TFT was increased by two orders compared to that of the P3HT TFT. In terms of the $I_{on}/I_{off}$ ratio, the composite device showed a two-fold increase compared to that of the P3HT TFT.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권8호
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• pp.613-618
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• 2012

We report on electrical and mechanical properties of silicon nitride ($SiN_x$) films deposited by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method at $200^{\circ}C$ from $SiH_4$ highly diluted in $N_2$. The films were also prepared from $SiH_4$ diluted in He for comparison. The $N_2$ dilution was also effective in improving adhesion of the $SiN_x$ films, fascilitating construction of thin film transistors (TFTs). Metal-insulator-semiconductor (MIS) and Metal-insulator-Metal (MIM) structures were used for capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) measurements, respectively. The resistivity and breakdown field strength of the $SiN_x$ films from $N_2$-diluted $SiH_4$ were estimated to be $1{\times}10^{13}{\Omega}{\cdot}cm$, 7.4 MV/cm, respectively. The MIS device showed a hysteresis window and a flat band voltage shift of 3 V and 0.5 V, respectively. The TFTs fabricated by using these films showed a field-effect mobility of $0.16cm^2/Vs$, a threshold voltage of 3 V, a subthreshold slope of 1.2 V/dec, and an on/off ratio of > $10^6$.