• 센서학회지
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• 제1권1호
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• pp.5-12
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• 1992

팩시밀리용 1차원 영상감지소자로 사용 가능한 수소화된 비정질 실리콘 다층막을 RF 글로방전 분해법으로 제작하였다. ITO/i-a-Si:H/Al 구조는 양전극으로부터의 캐리어주입과 인듐확산으로 인한 암전류가 상대적으로 크므로 본 논문에서는 이 암전류를 억제하고, ITO/i-a-Si:H의 계면에 임듐확산으로 인한 광전변환특성의 저하를 막기 위하여 $SiO_{2}$ 혹은 $SiO_{x}N_{y}$막이 사이에 끼인 ITO/유전체/i-a-Si:H/p-a-Si:H/Al구조를 제작하였다. 이는 계면의 전장을 증가시켜 양호한 광전변환특성을 얻기 위한 것이다. $SiO_{2}$막의 두께가 $300{\AA}$이고 p-a-Si:H막의 두께가 $1500{\AA}$일 때 암전류는 0.1nA이하로 억제되고 광전류도 5V의 인가전압에서 20nA로 포화되었다. 또한 광이용률을 향상시키기 위해 $SiO_{x}N_{y}$막을 ITO와 함께 이중 반반사약으로 형성시켜 ITO/a-$SiO_{x}N_{y}$/i-a-Si:H/p-a-Si:H/Al구조의 다층막을 제작하였다. 이 때 $SiO_{x}N_{y}$막 및 p-a-Si:H막의 두께는 각각 $300{\AA}$ 및 $1500{\AA}$으로 하였다. 광도 $20{\mu}W/cm^{2}$ 및 인가바이어스 5V하에서 광전류는 30nA, 암전류는 0.08nA로 각각 좋은 특성을 나타내었으며 광전류도 5V게서 포화되었다. 또한 분광감도특성의 결과로부터 단층막의 최대감도를 나타내는 파장은 약 630nm이었으며 다층막의 경우는 약 560nm정도이었다. 제작된 다층막의 균일도는 약 5%의 오차를 가졌으며 광응답시간은 0.3msec였다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권1호
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• pp.35-42
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• 2016

CdZnTe(CZT)는 상온에서 동작 가능한 II-VI족 기반의 화합반도체로 CT (Computed Tomography)나 맘모그라피 (mammography)용 검출기로 적용하면, 환자의 피폭선량을 저감할 수 있는 획기적인 소자재료이다. 픽셀(pixel)과 픽셀 피치(pixel pitch)에 따라 X선 변환효율과 신호 교차 (cross-talk)에 영향을 주어 영상 품질이 결정된다. 가중 퍼텐셜 (weighting potential)은 전극의 위치와 형태에 의해서 결정지어지는 가상 퍼텐셜로 Poisson's 방정식의 해를 통해서 구할 수 있다. 본 연구에서는 컴퓨터 기반의 모의실험을 통해 가상 퍼텐셜을 계산하고, 전하유도효율(CIE; charge induction efficiency)과 신호교차를 고려하여 CT용 센서에 적합한 픽셀을 결정하고자 하였다. 모의실험에서 1 mm의 픽셀피치와 2 mm 두께의 CZT를 가정하여, 다양한 픽셀과 픽셀피치를 설정 후 가중 퍼텐셜을 계산하였다. 픽셀의 크기가 $750{\mu}m$이고 픽셀간의 간격이 $250{\mu}m$일 때 최대 전하유도 효율과 최소 신호교차를 나타내었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.633-638
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• 2022

최근 인간의 뇌를 모방한 스파이킹 뉴럴 네트워크(SNNs)의 뉴로모픽(Neuromorphic) 시스템이 주목을 받고 있다. 뉴로모픽 기술은 인지 응용과 처리 과정에서 속도가 빠르고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. SNNs 기반의 저항성 랜덤 엑세스 메모리(RRAM) 은 병렬 연산을 위한 가장 효율적인 구조이며 스파이크 타이밍 종속 가소성(STDP)의 점진적인 스위칭 동작을 수행한다. 시냅스 소자 동작으로서의 RRAM은 저 전력 프로세싱과 다양한 메모리 상태를 표현한다. 하지만, RRAM 소자의 통합은 높은 스위칭 전압 및 전류를 유발하여 높은 전력 소비를 초래한다. RRAM의 동작 전압을 낮추기 위해서는 스위칭 레이어와 금속 전극의 신소재를 개발하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 스위칭 전압을 낮추기 위해 전기적, 기계적 특성이 우수한 단일 벽 탄소나노튜브(SWCNTs)를 갖는 (Metal/Al₂O₃/HfO_x/SWCNTs/N+silicon, MOCS)라는 최적화된 새로운 구조를 제안하였다. 따라서 SWCNTs 기반 멤리스터의 점진적인 스위칭 동작 및 저 전력 I/V 곡선의 향상을 보여준다.

• 한국광학회지
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• 제9권6호
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• pp.428-432
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• 1998

장파장영역의 적외선 검출을 위해 구속­비구속 상태간 전이를 이용한 GaAs/AlGaAs 이종접합 다중양자우물구조형태 검출기를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 살펴보았다. 시료는 MBE를 이용하여 SI-GaAs(100)기판 위에 장벽 500${\AA} $, 폭 40${\AA} $의 양자우물구조를 25층 성장시켰으며, Al의 몰분율은 0.28로 하였고 우물의 중심부 20${\AA} $은 $2{\times}10^{18}cm^{-3}$의 농도로 Si n-도핑을 하였다. 200$\times$200$\mu\textrm{m}^2$ 면적의 사각형 화소가 되도록 시료를 식각한 후 Au/Ge로 전극을 붙여 1$\times$8 검출기 배열을 제작하였다. 10K의 온도에서 적외선 광원에 대한 광특성을 조사한 결과 1차원으로 배열한 8개의 단일소자 모두 7.8$\mu\textrm{m}$파장에서 최대반응을 보였으며 검출률($D^＊$)은 최대 $4.9{\times}10^9cm\sqrt{Hz}/W$이었다.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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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.