• The Science & Technology
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• no.11 s.438
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• pp.28-31
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• 2005

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.27 no.5
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• pp.10-17
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• 2012

MIT(Metal-Insulator Transition) 물질은 온도와 전기장과 같은 외부자극에 의해 절연체에서 금속으로 전이할 때 전기적 저항이 급격하게 감소하는 물질을 말한다. 그 감소폭은 약 $10^4{\sim}10^5$배 정도로 이전에 볼 수 없었던 아주 큰 값이다. 또한 이러한 급격한 감소로 인하여 NDR(Negative Difference Resistance) 같은 현상이 발생하며, 외부에서 주어지는 광학적 에너지에 의하여 전이가 일어나기도 한다. 이러한 여러 현상들을 이용하여 전자소자가 개발되고 그에 따른 응용 분야도 활발하게 연구가 진행되고 있다. 이러한 시도는 MIT 물질의 단독으로 제조된 소자뿐만 아니라 기존의 전자소자와 병행하여 더욱 시너지를 발휘할 것으로 예측된다. 본고에서는 MIT 현상의 간략한 설명과 현재 기술의 발전 방향, 간단한 응용소자에 관하여 개괄적으로 기술하고자 한다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.26 no.3
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• pp.88-94
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• 2011

MIT 물질은 절연체에서 금속으로 전이할 때 특정한 온도와 전압에서 전기 저항이 급격하게 감소하는 물질을 말한다. 그 감소폭은 약 $10^4{\sim}10^5$배 정도로 이전에 볼 수 없었던 아주 큰 값이다. 또한 이러한 급격한 감소로 인하여 NDR 같은 현상이 발생하며, 외부에서 주어지는 광학적 에너지에 의하여 전이가 일어나기도 한다. 이러한 여러 현상들을 이용하여 여러 가지 전자소자로의 응용이 시도되고 있다. 이러한 시도는 MIT 물질의 단독으로 뿐만 아니라 기존의 전자소자와 병행하여 더욱 시너지를 발휘할 것으로 예측된다. 본 보고서에서는 MIT 현상의 간략한 설명과 현재 기술의 발전 방향, 간단한 응용소자에 관하여 개괄적으로 기술하고자 한다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.4
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• pp.63-69
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• 2022

Vanadium dioxide shows a unique and interesting property of metal-insulator transition, which has attracted great attention from the viewpoints of fundamental materials science and industrial applications. In this study, the effect of Mg and W addition on the metal-insulator transition of VO₂ were investigated for the bulk materials that are prepared by spark plasma sintering. The X-ray diffraction analysis of the sintered specimens revealed that the lattice parameters barely change, and the secondary phases are present. The transition temperature of MIT appears in the range of 64.2-64.6℃, regardless of the impurity element and content. On the other hand, the addition of Mg and W alters the electrical conductivity, i.e., the electrical conductivity increases by a factor of up to 2.4 or decrease by a factor of up to 57.4 depending on the impurity type and its content. The thermal conductivity showed the values of 1.8~2.5 W/m·K below the transition temperature, and the values of 1.9~2.8 W/m·K above the transition temperature. These changes in electrical and thermal conductivities can be attributed to the combination of the change in charge carrier density, the impurities as scattering centers, and the change in microstructures.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.36 no.3
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• pp.34-40
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• 2021

For developing a switching device of a new concept that cannot be implemented with a semiconductor device, we introduce the Mott insulator-metal transition (IMT) phenomenon occurring out of the semiconductor regime, such as the temperature-driven IMT, the electric-field or voltage-driven IMT, the negative differential resistance (NDR)-IMT switching generated at constant current, and the NDR-based IMT-oscillation. Moreover, the possibilities of new concept IMT switching devices are briefly explained.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.63-63
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• 2011

비정질 반도체/절연체의 직류와 교류 전도도 스펙트럼은 주파수에 대한 거듭제곱의 법칙 (power-law)을 따르는 보편성이 있음이 확인되었다. 이러한 보편성은 다양한 비정질 반도체/절연체 물질에서 공통적으로 관찰되었으며 현재까지 이 보편성의 물리학적 원인이 정확히 규명되지 않고 있다. 이 보편성을 설명하기 위한 모델로서 비정질 반도체/절연체 내의 전자/정공의 호핑 전도기구 (hopping conduction mechanism)가 제시된 바 있으며 다양한 비정질 시스템의 전도도 스펙트럼 해석에 인용되고 있다. 그러나 직.교류 전도기구 사이의 상이함에 대한 이견이 있으며 현재까지 정확히 규명된 바 없다. 본 연구에서는 비정질 GeSe 반도성 물질의 전도도 스펙트럼을 10 Hz-1 MHz 주파수 대역에서 측정하였으며 이를 위해 백금 상.하부 전극을 갖는 크로스바(crossbar)형의 금속-절연체-금속구조의 2단자 소자를 제작하였다. 측정 스펙트럼으로부터 본 연구의 GeSe 물질이 앞서 언급한 비정질 물질의 보편성에 부합함을 확인하였으며 스펙트럼 내의 직류와 교류 성분을 명확히 분리할 수 있었다. 직.교류 전도도 스펙트럼의 명확한 기구 분리를 위하여 4개의 상이한 면적을 갖는 크로스바에 대한 측정을 실시하였으며 그 결과로 직.교류 전도도의 상이한 면적 의존성을 관찰하였고 이를 근거로 직.교류 전도도가 서로 다른 전도기구에 기인함을 간접적으로 알 수 있었다. GeSe의 전도도 스펙트럼의 온도 의존성 실험을 위해 시편의 온도를 20-300 K 범위에서 변화시키며 전도도 스펙트럼을 측정하였으며 이를 통해 교류 전도도 스펙트럼 내에 상이한 두 개의 전도 기구가 혼재해있음을 규명하였다.

• Fire Science and Engineering
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• v.28 no.1
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• pp.26-30
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• 2014

A Compensation-type fire detector (CFD) is operated with two functions of a differential-temperature detector and as a fixed-temperature detector. The differential-temperature detector observes a rate of temperature increase, and the fixed-temperature detector measures a given fixed temperature. The differential-temperature detector does not observe the outbreak of fire in slowly increasing temperature conditions, whereas the fixed-temperature detector is not able to observe the outbreak of fire in conditions under predetermined temperature level. We developed a CFD to compensate for weaknesses of both detectors. To compensate for the disadvantages, a sensor of the sensor metal-insulator-transition critical-temperature sensor was used. Temperature coefficient of resistance is the sensitivity for sensor. At $55^{\circ}C$, temperature coefficient of resistance of metal-insulator-transition critical-temperature sensor was 14.15%. Temperature coefficient of resistance of thermistor was about 0.5%. This CFD was operated as two ways that fixed-temperature detector and differential-temperature detector in one sensor.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.1
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• pp.30-36
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• 2009

The effects of $HfO_2$ film thickness on electrical, optical, and structural properties were investigated. We fabricated ITO/$HfO_2$/ITO metal-insulator- metal (MIM) capacitor using transparent conducting oxide. When $HfO_2$ film thickness increase from 50 nm to 300 nm, dielectric constant of $HfO_2$ was decreased from 20.87 to 9.72. The transparent capacitor shows an overall high performance, such as a dielectric constant about 21 by measuring the ITO/$HfO_2$/ITO capacitor structures and a low leakage current of $2.75{\times}10^{-12}\;A/cm^2$ at +5 V. Transmittance above 80% was observed in visible region.

• Fire Science and Engineering
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• v.33 no.4
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• pp.70-76
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• 2019

This paper reports development of a low-power standalone heat detector using a Critical-Temperature Switch. The Critical-Temperature Switch, which is a thermally sensitive and passive component whose resistance decreases significantly at 70 ℃ due to a metal-insulator transition, provides reliable temperature measurements. This digital-like behavior of the Critical-Temperature Switch can detect fires without a microcontroller, meaning that it can minimize the power consumption of the standalone heat detector. The experimental results showed that the standalone heat detector using the Critical-Temperature Switch complied with the Notification of the National Emergency Management Agency. Compared to conventional standalone heat detectors, only 70% of the power was consumed monitoring the fires.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.479-479
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• 2013

산화물 반도체 물질을 이용한 Thin film transistor (TFT) 소자는 기존의 비정질 Si TFT와 저온 다결정 Si TFT 소자가 가지지 못하는 장점들이 보고되면서 차세대 디스플레이용 소자로 주목을 받고 있다. 그 중 TFT의 채널 물질로 a-IGZO가 많이 활용되고 있다. a-IGZO의 활용이 더 많아지고 있는 이유는 저온공정이 가능하고 3.2 eV의 큰 밴드갭으로 투명하며 높은 균일도, 캐리어 이동도를 모두 가지고 있기 때문이다. 본 연구에서는 산화물 물질인 IGZO를 채널 층으로 사용한 TFT소자에서 IGZO의 캐리어인 전자의 이동경로를 금속을 통하여 이동하게 함으로써 전기적 특성의 변화를 관찰하였다. TFT는 다수 캐리어가 게이트 전압에 의하여 박막 아래쪽에 채널을 형성하여 동작한다. 이 때 IGZO박막과 SiO2 사이의 Al을 증착하여 다수 캐리어인 전자의 이동도를 향상시켰다. 전극으로 사용되어지는 Al은 IGZO박막과 ohmic contant이기 때문에 전자의 이동이 어렵지 않기 때문이다. 소자 제작은 게이트로 도핑된 P형 기판을 사용하였고 게이트 절연체로 SiO2 200 nm를 증착하였다. 채널층로 IGZO를 증착하기 전에 게이트 절연체 위에 evaporation으로 Al을 20 nm를 증착하였다. 이때 mask는 $2.4{\times}10^{-4}cm^2$ 크기의 dot 형태를 사용하였다. Al을 증착 후 RF sputtering으로 IGZO를 30 nm 증착하였으며 $350^{\circ}C$에서 90 min 동안 열처리하였다. 소스와 드레인은 evaporation으로 Al을 100 nm 증착하였다. HB 4145B 측정기로 I-V 그래프를 통하여 전기적 특성의 변화를 관찰하였다.